酰胺-亚胺衍生物的单晶X射线结构表征双功能氧钒(IV)配合物：抗糖尿病与钍(Th)IV识别性能研究

《RSC Advances》：Single crystal X-ray structurally characterized dual functioning oxovanadium(iv) complex of amide–imine derivative: studies on anti-diabetic and Th(iv) recognition propertiesOpen Access

　　

一种基于酰胺的亚胺衍生物，4-羟基苯甲酸(苯基(吡啶-2-基)甲酮-酰肼)(PHP)，形成μ-氧桥联双核氧钒(IV)配合物(PHPV)，其结构通过单晶X射线衍射(SC-XRD)分析确证。研究人员通过对链脲佐菌素(STZ)诱导糖尿病小鼠进行口服处理，确立了PHPV的抗糖尿病潜力。另一方面，PHPV也可用于钍(Th4+)的选择性荧光检测，采用金属离子置换协议：Th4+从PHPV中置换出V(IV)，该过程由光谱研究证实。Th4+的最低检测限(LOD)为12.27 nM，Th4+的置换结合常数为6.7 × 104 M?1。

研究背景方面，酰胺官能团因构象多样性、稳定性与极性在生物及药物化学中受关注，氧钒配合物具有抗糖尿病、胰岛素模拟、烃氧化、固氮、卤过氧化物酶、磷酸化与环氧化等生理与催化作用。链脲佐菌素(STZ)可经GLUT2进入β细胞诱导糖尿病，雄鼠更敏感，雌鼠因雌二醇保护而耐受；钒(IV)较钒酸盐毒性低、亲和性好、滞留短、易排泄，因而STZ诱导糖尿病小鼠模型被用于评价钒化合物治疗潜力。同时，钍(Th⁴⁺)为天然放射性致癌元素，存在于土壤、水、岩石与生物体中，长期暴露致肺、肝疾病与骨癌，源于采矿、核电厂释放等，亟需痕量检测；相比色谱、电化学、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、原子吸收与同步辐射X射线谱，荧光法简便非侵入，而金属离子置换协议比游离有机探针选择性更高，故研究人员构建双核氧钒(IV)配合物PHPV，兼顾抗糖尿病与Th⁴⁺识别。该论文发表于《RSC Advances》。

主要关键技术方法中，研究人员以瑞士白化小鼠(Mus musculus)雄性30只约25 ± 1.2 g分6组：正常、2.5%二甲基亚砜(DMSO)、STZ、STZ+PHPV低/高剂量、STZ+二甲双胍(MTF)；以SC-XRD解结构，荧光/紫外可见吸收光谱做Th⁴⁺传感，AutoDock拉马克遗传算法做人GLUT4、GSK3、PTP1B对接，生化指标用SGPT、SGOT、GGT、血糖、胆固醇、碱性磷酸酶(ALP)、肝糖原法，组织学做胰腺切片，统计用ANOVA、Dunnet、PCA、IBR。

X射线衍射分析显示，PHPV为两个{VO(PHP)}经双氧桥的中心对称双核结构，V中心畸变八面体，配位含亚胺氮、吡啶氮、酰胺氧、端氧与两桥氧；V═O键长1.6070(15) ?，V–O–V角103.45(6)°，无金属-金属键。抗糖尿病研究中，SGPT与SGOT在肝匀浆和血清里，STZ组升高，PHPV两剂量尤其3.3 mg kg^?1降低转氨酶，具肝保护；血糖方面STZ组255 mg dL^?1，PHPV 3.3 mg kg^?1降至144 mg dL^?1，优于MTF的162.18 mg dL^?1；GGT、胆固醇、ALP也见PHPV调节，肝糖原STZ组14.57，PHPV组回至21.02/20.33 mg/100 g组织。 histological分析显示STZ组胰岛萎缩、坏死、空泡化，PHPV组腺泡存在但纹理丢失，MTF组有固缩细胞。PCA与IBR表明PHPV剂量依赖地把代谢与肝功谱拉回正常。

光谱研究里，发射光谱在二甲基亚砜(DMSO)/水介质λ_ex=340 nm，Th⁴⁺使404 nm降、507 nm升、等发射点450 nm，比率荧光开启；吸收光谱386 nm蓝移至365 nm、新峰307 nm、等吸收点332 nm；选择性上UO₂²⁺、稀土、Mn²⁺等几乎无响应，pH 7.4最佳，竞争阳离子不干扰，LOD 12.27 nM，结合常数6.74 × 10⁴ M^?1，Job’s plot证1:1，电喷雾质谱(ESI-MS) m/z 734.97 [M]⁺与740.97 [M+Li]⁺支持Th⁴⁺置换V(IV)生成PHPT。分子对接中PHPV与GLUT4结合自由能?12.05 kcal mol^?1，涉及PHE38、TRP404等残基；GLUT4、GSK3、PTP1B人鼠同源性94.65%、99.04%、91.19%。

讨论与结论部分总结：研究人员指出PHPV经单晶确证，口服可缓解STZ小鼠高血糖、肝酶异常、胰岛损伤与糖原下降，效果可与MTF比拟且高剂量更优；其双核氧钒骨架被Th⁴⁺置换而产生比率荧光，LOD达纳摩尔级、选择性抗铀酰与稀土干扰，适用于环境/核废料中Th⁴⁺痕量监测。结论为：酰胺-亚胺衍生的μ-氧双核氧钒(IV)配合物PHPV兼具抗糖尿病与Th⁴⁺荧光识别双功能；Th⁴⁺通过金属离子置换协议置换V(IV)，LOD 12.27 nM、置换结合常数6.7 × 10⁴ M^?1；STZ诱导糖尿病小鼠口服PHPV可下调血糖与肝损伤标志物并部分恢复胰腺与肝代谢轮廓，故该配合物在糖尿病候选药剂与锕系传感两个方向均有价值。