N,N供体腈基金(III)配合物的DNA/BSA相互作用、分子对接及细胞毒性研究

　　本研究针对癌症治疗中铂类药物毒性高的问题，合成了5种新型碳腈类N,N供体Au(III)配合物（2a-2e）。通过DNA/BSA结合实验、分子对接和细胞毒性测试，发现配合物通过嵌入方式与DNA结合，对MCF-7癌细胞和多种病原菌表现出显著活性，且SwissADME分析符合类药性原则，为金基抗癌药物开发提供了新思路。

　　

癌症是全球第二大死因，预计到2035年发病率将翻倍，其中乳腺癌占所有恶性肿瘤的25%。目前化疗、放疗和手术是主要治疗手段，但肿瘤耐药性问题日益突出。铂类药物如顺铂（cisplatin）虽广泛应用，却存在严重神经毒性等副作用。金化合物在医学中的应用历史悠久，19世纪起其生物化学性质被系统研究，金疗法（chrysotherapy）曾用于治疗类风湿关节炎。金(III)配合物因与铂(II)药物结构相似而备受关注，但其生理环境下稳定性差、易被还原失活的问题限制了应用。

为突破这一瓶颈，印度萨达尔帕特尔大学的研究团队在《Journal of Trace Elements in Medicine and Biology》上发表研究，设计合成了一系列碳腈类N,N供体配体及其金(III)配合物，通过多维度实验验证其DNA/蛋白结合能力、抗癌活性和抗菌效果，并利用计算工具评估类药性。

研究采用以下关键技术方法：

1. 1.

   配体与配合物的合成与表征（核磁共振¹H NMR、¹³C NMR、红外光谱IR、质谱分析）；

2. 2.

   DNA/BSA相互作用研究（紫外-可见吸收滴定、荧光淬灭、粘度测定）；

3. 3.

   分子对接模拟（Hex 8.0软件与DNA PDB:1BNA对接）；

4. 4.

   生物学活性评价（抗菌实验采用肉汤稀释法；细胞毒性使用BRINE SHRIMP致死实验和MCF-7细胞MTT法）；

5. 5.

   计算ADMET分析（SwissADME和admetSAR平台）。

3.1. ¹H NMR和¹³C NMR谱学分析

通过核磁共振氢谱和碳谱确认了配体(1a-1e)与金(III)配合物(2a-2e)的结构。配体中氨基(-NH₂)质子峰位于7.75–7.99 δ ppm，配合物中移至7.93–8.56 δ ppm；配合物中氰基(-C≡N)碳信号出现在112.3–114.7 ppm，验证了配位结构的形成。

3.2. 红外光谱研究

配合物中?(NH₂)和?(C≡N)振动频率相较于配体发生位移，且均在480 cm^?1附近出现Au-N特征吸收峰，证实金与氮原子成功配位。

3.3. 质谱分析

以配合物2a为例，质谱图中观察到528.9 m/z ([M-Cl]⁺)、529.1 m/z ([M-Cl+1]⁺)和531.5 m/z ([M-Cl+3]⁺)的分子离子峰，碎片峰与预期结构一致。

3.4. 电子光谱、电导与磁学性质

紫外光谱显示配体内电荷转移跃迁(264–270 nm)和金配合物的d-d跃迁(358–378 nm)。摩尔电导值(71–82 Ω^?1cm²mol^?1)表明配合物为1:1电解质，磁矩为零证实其具有d⁸低自旋平方平面构型。

3.5. DNA相互作用研究

3.5.1. 吸收滴定

所有配合物与HS-DNA结合均出现红移和 hypochromism（ hypochromism 17.5–33.0%），结合常数K_b为1.30–2.08 × 10⁵ M^?1，表明以嵌入模式结合，结合强度顺序为2b > 2d > 2a > 2c > 2e。

3.5.2. 溴化乙锭置换研究

荧光淬灭实验中Stern-Volmer常数K_sv为0.15–7.0 × 10³ M^?1，结合常数K_a达0.62–6.56 × 10³ M^?1，进一步支持嵌入结合机制。

3.5.3. 粘度测量

DNA粘度随配合物浓度增加而上升，符合典型 intercalator（嵌入剂）的特征。

3.5.4. 分子对接研究

配合物与DNA的结合能(?238.61至?272.82 kJ/mol)显著低于配体，表明配合物通过范德华力、氢键和疏水作用嵌入DNA小沟区域。

3.6. 蛋白结合研究

3.6.1. 吸收滴定

配合物与BSA的结合常数K_b为0.58–2.5 × 10⁴ M^?1，表明具有较强的结合能力。

3.6.2. 荧光淬灭研究

配合物对BSA荧光淬灭的结合常数K_a为0.11–3.9 × 10⁵ M^?1，结合位点数n≈1，表明在BSA上存在特异性结合位点。

3.7. 细胞毒性研究

3.7.1. 卤虫致死实验

配合物对卤虫的LC₅₀值为6.30–6.99 μg/mL，显著低于配体(10.45–13.28 μg/mL)，且优于 transplatin (14.6 μg/mL)，其中2b和2d活性最强。

3.7.2. 细胞系研究

对MCF-7细胞的IC₅₀值在104–210 μM之间，其中含溴配合物2c(104 μM)和含氟配合物2d(146 μM)活性最高，与 carboplatin (286.90 μM)相比具显著优势。

3.8. 体外抗菌研究

配合物对革兰阳性菌（如 Staphylococcus aureus）和革兰阴性菌（如 Pseudomonas aeruginosa）的MIC值为45–110 μM，显著优于配体(235–345 μM)，其中2d对 Pseudomonas aeruginosa 的MIC低至45 μM。

3.9. 构效关系(SAR)分析

苯环对位取代基的电负性和疏水性显著影响生物活性：-Cl(2b)、-F(2d)和-OCH₃(2e)取代的配合物表现出更强的细胞毒性和抗菌活性，而-Br(2c)取代物对MCF-7细胞抑制效果最佳。

4. 计算ADMET研究

SwissADME分析显示所有化合物均符合Lipinski五规则（分子量≤500、LogP≤5、氢键供体≤5、氢键受体≤10），配体LogP为2.40–3.43，配合物为5.11–5.77；拓扑极性表面积(TPSA)为80.52–101.17 ?2，摩尔折射率(MR)为101.86–137.09，预示良好的口服生物利用度。

本研究成功开发出一系列结构稳定的N,N供体金(III)配合物，通过多种技术手段证实其以嵌入方式与DNA结合，与BSA具有强亲和力，并对MCF-7癌细胞和多种病原菌表现出优异活性。计算ADMET特性符合口服药物要求，其中含卤素取代基的配合物(2b-2d)活性尤为突出。该工作不仅为克服铂类药物毒性问题提供了新策略，更为金基抗癌药物的理性设计奠定了坚实理论基础，具有重要的转化医学价值。