镧系(III)与双齿配体bimpy/bpy新型配合物的合成、光谱分析及选择性抗肿瘤活性研究

本研究针对传统抗癌药物选择性差的问题，开发了7种基于镧系离子(La、Nd等)与2-(吡啶-2-基)-1H-苯并[d]咪唑(bimpy)/2,2′-联吡啶(bpy)的新型配合物。通过高分辨质谱等技术表征结构，发现其对HeLa等癌细胞具有选择性细胞毒性，并通过PBE0/def2-SVP计算揭示了配位构型，为开发f区金属抗癌药物提供了新思路。

　　

癌症治疗领域长期面临药物选择性差、毒副作用大的挑战。苯并咪唑(benzimidazole)衍生物因其与嘌呤核苷酸相似的结构特性，可通过氢键、π堆积等多种方式与生物大分子相互作用，已成为抗癌药物研发的重要平台。然而，单纯有机分子的治疗效果有限，而过渡金属配合物又存在生物相容性问题。在此背景下，墨西哥韦拉克鲁斯大学(Universidad Veracruzana)与墨西哥国立自治大学(Universidad Nacional Autónoma de México)的研究团队创新性地将目光投向镧系元素，设计合成了一系列具有潜在诊疗一体化特性的新型金属配合物。

研究人员采用高分辨质谱(HRMS)、元素分析等表征手段，结合PBE0/def2-SVP理论计算方法，系统研究了7种[Ln(bimpy)(bpy)(NO₃)₂]NO₃型配合物(Ln=La、Nd等)。细胞实验选用NIH/3T3正常细胞与HeLa、MCF-7等癌细胞系进行对比，并进行了红细胞溶血实验评估生物相容性。

材料与仪器

通过标准合成路线获得配合物，使用差示扫描量热仪测定熔点，元素分析仪进行组成确认，紫外-可见光谱和荧光光谱分析光学性质，质谱确定分子量。

计算结果

理论计算显示所有配合物均为单态基态结构，振动频率均为正值，证实了八配位三帽三角棱柱的配位构型，与实验数据高度吻合。

镧系(III)配合物的合成

以73-98%的收率获得系列配合物，晶体呈淡黄色。结构分析表明bimpy通过吡啶氮和咪唑氮双齿配位，bpy则以经典N^N方式结合，硝酸根采取双齿或单齿配位模式。

结论

该研究首次报道了bimpy/bpy混合配体镧系配合物的抗癌活性。虽然细胞毒性中等(IC₅₀ 12-45 μM)，但展现出明显的选择性，对癌细胞的抑制效果是正常细胞的2-3倍。特别值得注意的是，Eu(III)和Tb(III)配合物表现出显著的荧光特性，为开发诊疗一体化抗癌剂奠定了基础。

讨论与意义

这项工作突破了传统铂类药物的设计思路，通过f区金属与杂环配体的协同作用，实现了"有机配体敏化-金属中心发光"的能量传递机制。其选择性毒性可能源于配合物与癌细胞DNA的特异性相互作用，以及诱导线粒体功能障碍的能力。研究结果为开发具有实时监测功能的镧系抗癌药物提供了重要参考，相关成果发表于《Journal of Inorganic Biochemistry》。