新型杂配铜(II)配合物的DNA/BSA结合特性、DNA切割活性及抗癌机制研究：基于多吡啶配体的药物设计与筛选

研究人员针对铂类抗癌药物耐药性和毒副作用等问题，设计合成两种新型杂配铜(II)配合物[CuII(L1)(L2)]（1）和[CuII(L2)(L3)(Cl)]（2）。通过光谱学表征和生物活性测试，发现配合物2对HeLa细胞具有显著细胞毒性（IC50=6.25 μM），通过水解途径切割DNA，并证实其与DNA/BSA的强结合能力（Kb≈106 M-1），为开发新型铜基抗癌药物提供了重要依据。

　　

癌症作为全球第二大死因，其治疗面临巨大挑战。铂类药物如顺铂虽广泛应用，但存在耐药性和严重副作用等问题。铜作为生命必需元素，其配合物在抗癌领域展现出独特优势——既能通过类似铂药的DNA作用机制，又具有更低的系统毒性。特别是多吡啶类铜配合物，因其优异的DNA结合和切割能力，被视为极具潜力的抗癌候选药物。然而，如何设计兼具高效抗癌活性和良好生物相容性的铜配合物，仍是当前研究的难点。

针对这一科学问题，印度韦洛尔理工学院（Vellore Institute of Technology，VIT）化学系的研究人员设计合成了两种新型杂配铜(II)配合物：[Cu^II(L1)(L2)]（1）和[Cu^II(L2)(L3)(Cl)]（2），其中L1为1,10-菲咯啉-5,6-二酮，L2为N-(2-羟基苯基)水杨醛亚胺，L3为1,10-菲咯啉-5-胺。通过系统的生物物理和细胞实验，揭示了这些配合物与生物大分子的相互作用机制及抗癌活性，相关成果发表在《European Journal of Medicinal Chemistry Reports》。

研究采用多种关键技术方法：通过质谱(MS)、红外(IR)、电子顺磁共振(EPR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)进行配合物表征；使用荧光猝灭法和紫外滴定法测定DNA/BSA结合常数；琼脂糖凝胶电泳分析DNA切割活性；MTT法检测细胞毒性；AO/EB双染法观察细胞凋亡形态；结合分子对接和密度泛函理论(DFT)计算阐明作用机制。

^{DNA结合特性研究}显示，配合物1和2对CT-DNA的固有结合常数分别为1.414×10⁶ M^-1和4.522×10⁶ M^-1。DNA熔解实验表明，配合物1使DNA熔解温度(T_m)升高2°C（典型沟槽结合特征），而配合物2使T_m升高7°C，证实其具有部分嵌入结合模式。分子对接结果与实验数据高度吻合，配合物2的对接得分(-8.0 kcal/mol)高于配合物1(-8.3 kcal/mol)。

^{BSA相互作用研究}发现，配合物与牛血清白蛋白(BSA)的结合常数达10⁵ M^-1量级，同步荧光光谱和位点标记实验证实结合位点位于BSA的Site II（亚结构域IIIA）。这种强结合能力有利于药物在体内的运输和递送。

^{DNA切割活性}实验证实，两种配合物在无外源氧化还原剂条件下，通过水解途径将超螺旋DNA(pUC19)转化为缺口环状DNA，其中配合物2的切割效率更高。这种水解切割机制避免了活性氧对正常组织的损伤，具有更好的生物安全性。

^{抗癌活性评价}显示，配合物2对HeLa细胞具有显著细胞毒性，IC₅₀值低至6.25 μM，远优于配合物1(36.2 μM)。克隆形成实验证实两者均能剂量依赖性地抑制癌细胞增殖。AO/EB双染成像显示典型的凋亡特征——细胞核浓缩和凋亡小体形成，表明其通过诱导凋亡发挥抗癌作用。

^{计算化学研究}通过DFT计算揭示了结构-活性关系。配合物2的较低电负性指数(ω=0.093 eV)和较小HOMO-LUMO能隙(2.135 eV)解释了其更高的生物活性。ADME预测显示两者均符合Lipinski五规则，配合物1还具有穿透血脑屏障的潜力。

这项研究的重要意义在于：首次系统阐明了基于1,10-菲咯啉-5-胺的铜配合物的抗癌作用机制，证实其通过"DNA结合-切割-凋亡诱导"的多靶点作用模式发挥功效。特别是配合物2展现出的高效低毒特性（IC₅₀ 6.25 μM，水解切割机制），为开发新一代铜基抗癌药物提供了先导化合物。研究采用的"合成-表征-生物评价-理论计算"多学科交叉策略，也为金属药物的理性设计提供了范式。这些发现不仅丰富了金属抗癌药物的种类，更为解决铂类药物耐药性问题提供了新思路。