铜和锰Schiff碱配合物对6 MeV电子束照射下乳腺癌细胞的放射防护作用

《Applied Physiology Nutrition and Metabolism》：Radioprotective Effects of Copper and Manganese Schiff base Complexes against 6 MeV Electron Beam on Breast Cancers Cells

研究铜和锰Schiff碱络合物在乳腺癌放疗中的保护作用，发现Cu-L2对MCF-7细胞保护效果最佳，其剂量 modifying ratio（DMR）优于Mn-L2，但抗氧化能力较弱。

　　在乳腺癌治疗领域，放射治疗作为一种重要的手段，其核心目标是通过高剂量的辐射来消灭癌细胞，同时尽可能减少对周围健康组织的损害。这一过程对技术提出了极高的要求，尤其是在如何平衡辐射强度与组织保护之间。随着医学科技的进步，研究人员不断探索新的方法来优化这一治疗策略，其中金属纳米颗粒（NPs）与某些有机配体形成的复合物引起了广泛关注。这类复合物不仅在增强癌细胞对辐射的敏感性方面表现出色，还在减少正常组织受到辐射伤害方面展现出潜力。本研究旨在评估铜（Cu）和锰（Mn）纳米颗粒与两种Schiff碱（L2和L3）形成的复合物在乳腺癌细胞中的作用，包括其细胞毒性、自由基清除能力和放射保护效果。

乳腺癌是女性中仅次于肺癌的第二大癌症致死原因，近年来其发病率在全球范围内持续上升。2022年，全球约有230万例乳腺癌新发病例，导致约67万例死亡。尽管乳腺癌的治疗技术取得了显著进展，使得死亡率在1989年至2019年间下降了42%，但治疗过程中仍然存在诸多挑战，尤其是在如何最大程度地保护健康组织的同时有效杀死癌细胞方面。因此，研究者们致力于寻找能够提升癌症细胞对辐射的敏感性（即放射增敏）并减少正常组织损伤（即放射保护）的新材料和技术。

在这一背景下，金属纳米颗粒因其独特的物理化学性质，被广泛应用于癌症治疗领域。金属纳米颗粒的尺寸通常在纳米级别，这一特性使其能够在生物体内更容易地被细胞吸收，并且其原子序数决定了其与辐射粒子（如光子和电子）的相互作用方式。一些金属纳米颗粒，如钆、金、铁和铋，已被证实具有良好的放射增敏效果，能够提高癌症细胞对辐射的反应性。与此同时，某些金属纳米颗粒也展现出放射保护能力，能够减少正常细胞在辐射过程中的损伤。例如，铁（III）-L2复合物已被证明在乳腺癌细胞中具有放射保护作用，并且在不同类型的放射治疗中表现出良好的效果。

然而，尽管金属纳米颗粒在癌症治疗中显示出一定的优势，它们的生物相容性和安全性仍然是研究的重点。一些金属纳米颗粒可能会对细胞产生毒性，甚至影响其正常功能。为了改善这一问题，研究人员通常会对纳米颗粒进行表面修饰，使其能够更有效地被细胞摄取，同时降低其毒性。常用的修饰方法包括使用聚乙二醇（PEG）、白蛋白、葡萄糖、壳聚糖、肽类、聚甘油、透明质酸、叶酸和Schiff碱等生物相容性材料。这些修饰不仅提高了纳米颗粒的稳定性和靶向性，还增强了其在体内的安全性。

Schiff碱作为一种特殊的有机配体，因其能够与多种金属离子形成稳定的螯合物而受到关注。Schiff碱的结构通常包含一个或多个氮原子，这些氮原子可以作为配位点与金属离子结合。Schiff碱具有良好的生物相容性，并且在多种生物学过程中表现出独特的功能。它们不仅可以作为药物载体，还能通过与金属离子的相互作用，影响其在体内的分布和代谢。此外，Schiff碱的结构可以被调整，以适应不同的金属离子和治疗需求，这使其成为一种极具应用潜力的配体。

本研究的重点是评估铜（Cu）和锰（Mn）纳米颗粒与两种Schiff碱（L2和L3）形成的复合物在乳腺癌细胞中的作用。研究人员通过细胞毒性实验和自由基清除实验，评估了这些复合物对MCF-7和MDA-MB-123两种乳腺癌细胞的影响。实验结果显示，Cu-L2、Cu-L3和Mn-L2、Mn-L3复合物对MDA-MB-123细胞的毒性较强，而对MCF-7细胞的毒性相对较弱。因此，研究人员选择了Mn-L2和Cu-L2复合物进一步进行放射保护实验。

在放射保护实验中，研究人员使用6 MeV临床电子束对细胞进行照射，并观察复合物对细胞存活率的影响。实验结果表明，Cu-L2复合物在照射过程中对MCF-7细胞的保护效果优于Mn-L2复合物。这一发现表明，铜基复合物可能在某些情况下更适合作为放射保护剂。此外，研究还测量了剂量修改比（DMR），这一指标用于评估复合物在放射治疗中的保护能力。结果显示，锰基复合物的DMR值高于铜基复合物，这表明锰基复合物在某些情况下可能具有更强的放射保护作用。

在自由基清除实验中，研究人员使用DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼）测试评估了这些复合物的抗氧化能力。实验结果显示，Cu-L3和Mn-L3复合物的抗氧化能力较差，而Mn-L2复合物的抗氧化能力也相对较弱。相比之下，Cu-L2复合物表现出中等的抗氧化能力。这一结果提示，尽管某些金属-Schiff碱复合物在抗氧化方面表现不佳，但它们在放射保护方面可能仍然具有一定的应用价值。

本研究的结论表明，Cu-L2复合物在所有被评估的化合物中表现出最佳的放射保护效果，这可能使其成为乳腺癌放射治疗中的重要候选材料。然而，Mn-L3、Cu-L3和Mn-L2复合物在某些情况下表现出毒性以及较差的抗氧化能力，这提示它们可能需要进一步研究，以确定其在临床应用中的安全性。此外，研究还指出，Schiff碱作为配体，能够与不同金属离子形成具有不同功能的复合物，这一特性使其在癌症治疗领域具有广泛的应用前景。

综上所述，本研究为金属-Schiff碱复合物在乳腺癌放射治疗中的应用提供了重要的实验依据。通过系统的实验设计和数据分析，研究人员揭示了不同复合物在细胞毒性、自由基清除能力和放射保护方面的差异，为未来的研究和临床应用奠定了基础。尽管部分复合物表现出一定的毒性，但它们在放射保护方面的潜力仍然值得进一步探索。此外，研究还强调了Schiff碱在与金属离子结合时的灵活性和适应性，这为开发新型的放射治疗材料提供了理论支持和实践指导。未来的研究可以进一步优化这些复合物的结构，以提高其在治疗中的安全性和有效性，同时探索其在其他癌症类型中的应用潜力。