镍、铜和锌配合物的结构阐明、核酸酶活性、蛋白质结合、对接作用以及药代动力学（ADMET）研究

《Polyhedron》：Structural elucidation, nuclease activity, protein binding, docking, and ADMET studies of nickel, copper, and zinc complexes

镍、铜、锌配合物的合成与抗癌活性研究，通过光谱表征和DFT计算优化结构，评估DNA/BSA结合能力及细胞毒性，铜配合物显示最佳抗癌活性。

　　本研究围绕一种新型的单核醛亚胺配体及其与镍、铜、锌三种金属离子形成的配合物展开，旨在探索其作为抗癌药物的潜力。通过对这些配合物的合成、结构表征以及抗癌活性的评估，研究团队希望揭示这些金属配合物在生物体系中的行为特征，特别是它们与DNA和血清白蛋白（BSA）的相互作用机制。这些配合物不仅在结构上具有一定的多样性，而且在功能上可能表现出不同的生物活性，从而为设计和开发新型抗癌药物提供理论依据和实验数据。

首先，研究团队通过多种光谱技术对配合物进行了全面的结构表征。傅里叶变换红外光谱（FTIR）用于分析分子中的官能团，紫外-可见吸收光谱（UV–Vis）则揭示了配合物的电子结构特性。核磁共振光谱（¹H, ¹³C NMR）进一步提供了分子中氢原子和碳原子的化学环境信息，而电子顺磁共振（EPR）光谱则有助于理解配合物中的电子转移过程。高分辨率质谱（HR-MS）则用于确定配合物的分子量和化学组成。这些表征手段为后续的生物活性研究奠定了坚实的基础。

在分子结构优化方面，研究团队采用了密度泛函理论（DFT）计算方法，使用6-311G/LanL2DZ ECP基组对配体和配合物的结构进行了优化。DFT方法能够准确地模拟分子在不同条件下的几何构型和能量状态，为理解配合物的物理化学性质提供了重要的理论支持。通过计算，研究团队不仅能够预测配合物的电子结构，还能评估其在不同环境下的稳定性和反应性，这对于理解其在生物体内的行为具有重要意义。

为了评估这些配合物与DNA和BSA的相互作用，研究团队进行了紫外吸收滴定和荧光猝灭实验。紫外吸收滴定实验显示，镍配合物对CT-DNA表现出更强的结合能力，其结合常数（K_b）达到9.26?×?10⁵?M^?1，远高于其他两种配合物。这一结果表明，镍配合物可能在DNA结合方面具有更高的亲和力，从而可能在抑制癌细胞生长的过程中发挥重要作用。然而，在与溴化乙锭（EB）的竞争性置换实验中，铜配合物表现出更强的结合能力，其Stern-Volmer常数（K_sv）为4.4?×?10³?M^?1，这一发现可能意味着铜配合物在某些特定的生物环境中具有更高的活性。

在与BSA的相互作用方面，只有镍配合物表现出显著的荧光猝灭效应，其Stern-Volmer猝灭常数（K_BSA）为6.4401?×?10⁴?M^?1，这一结果进一步支持了镍配合物在药物设计中的潜在价值。BSA作为血浆中重要的水溶性蛋白质，不仅维持着血液的pH值，还负责将生物活性物质运输到目标部位。因此，研究配合物与BSA的结合能力对于理解其在体内的分布和代谢过程至关重要。

分子对接研究则为这些配合物与DNA及BSA的相互作用提供了更直观的图像。通过计算，研究团队能够预测配合物在生物大分子上的结合方式和结合位点，以及其结合过程中的能量变化。这一信息对于理解配合物的生物活性机制和优化其结构设计具有重要的指导意义。此外，分子对接结果还揭示了配合物与DNA之间的稳定相互作用，这可能与其在DNA损伤或修复过程中的作用有关。

为了进一步评估这些配合物的药物潜力，研究团队还进行了细胞毒性实验。采用MTT法测定这些配合物对HepG2肝癌细胞的杀伤效果，结果显示，铜配合物（CuL3）的细胞毒性最强，其次是镍配合物（NiL3）和锌配合物（ZnL3）。这些结果与之前的实验数据相吻合，表明铜配合物在抗癌活性方面具有更高的潜力。同时，研究团队还将这些配合物与经典的抗癌药物顺铂进行了比较，发现其在某些浓度下表现出更强的细胞毒性，这为它们在抗癌药物开发中的应用提供了新的思路。

在药物开发过程中，ADMET（吸收、分布、代谢、排泄和毒性）研究是不可或缺的一环。研究团队利用Swiss-ADMET工具对这些配合物进行了预测分析，以评估其在体内的药代动力学行为和药物样特性。ADMET研究能够帮助科学家预测化合物在人体内的行为，从而在早期阶段筛选出具有潜在药物价值的候选分子。这些配合物的ADMET预测结果表明，它们在生物利用度、代谢稳定性以及毒性方面具有一定的优势，这为后续的实验研究和临床应用提供了重要的参考依据。

此外，研究团队还进行了凝胶电泳实验，以评估这些配合物对DNA的影响。通过观察DNA的迁移模式，可以判断配合物是否能够引起DNA的断裂或改变其构型。实验结果显示，这些配合物在一定程度上能够影响DNA的结构，这可能与其在DNA结合过程中的作用有关。这种能力不仅有助于理解配合物的抗癌机制，还可能为开发新型DNA靶向药物提供理论支持。

综上所述，这项研究通过多种实验手段和计算方法，系统地评估了三种单核醛亚胺配合物的物理化学性质、生物活性以及药物样特性。研究结果表明，这些配合物在与DNA和BSA的相互作用方面表现出不同的行为，其中镍配合物在DNA结合和BSA结合方面均显示出较高的亲和力，而铜配合物则在竞争性结合实验中表现出更强的活性。这些发现不仅加深了对金属配合物生物行为的理解，也为未来设计和开发具有更高抗癌活性的金属药物提供了重要的实验数据和理论支持。研究团队的贡献在于将化学合成与生物活性评估相结合，为金属药物的开发开辟了新的研究方向。