銅–銪異金屬取代砷鎢酸鹽及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于多金屬氧酸鹽化學材料制備技術領域，具體涉及一種銅一銪異金屬取代砷鎢酸鹽、制備方法及其在制備抗癌藥物方面的應用，該化合物是利用銅離子、銪離子與砷鎢酸鹽前驅體在常溫水溶液條件下反應而制得。
【背景技術】
[0002]多金屬氧酸鹽是一類由高價的前過渡金屬離子(主要包括鉬、鎢、釩、鈮等)通過氧原子連接形成的氧基簇合物。因其富氧的表面、可控的結構、大小、組成和結構多樣性以及獨特的氧化還原活性，使得它們在催化、熒光、磁性、藥物等領域受到極大的關注。如2003年，Mizuno等報道了對各種稀徑具有高效催化作用的二缺位；r_Keggin娃鶴酸鹽[Z-SiWltlO34(H2O)2]4-(參見 K.Kamata, K.Yonehara, N.Mizuno, et al,Science, 2003, 300, 964)。2010年，Boskovic等研宄了有機-無機雜化多鋱取代砷鎢酸鹽 K4Li4H4 [Tb8 (pic)6 (H2O) 22 {B- β- Asff8O30) 4 (WO2 (pic)) 6].58H20 的熒光特性(參見C.Ritchie，E.G.Moore, C.Boskovicj et al, Angew.Chem.1nt.EcL 2010，49,7702)。2011年，Kortz等報道了具有單分子磁體行為的十六鈷取代磷鎢酸鹽[ICo4(OH)3PO4} 4 (PW9O34) 4]28-(參見 M.1brahim, Y.Lan, U.Kortz, et al, Angew.Chem.1nt.Ed.2011，50, 4708)。特別地，由于多金屬簇陰離子可與某些生物分子發(fā)生氧化還原作用以及多金屬氧酸鹽簇陰離子和生物分子中的陽離子之間可存在相對較強的靜電庫侖作用，因此很早以前就應用在藥物的分離、鑒定等方面。尤其是上世紀九十年代以來開展的多金屬氧酸鹽藥物化學的研宄，在抗病毒、抗腫瘤等方面，多金屬氧酸鹽顯示出重要的應用前景。如1971年，法國Raynaud等最先報道了 [SiW12O4J4_的抗病毒活性(參見M.Raynaud, J.C.Chermann, F.Plata, et al.C.R.Acad.Sc1.Ser.D.1971, 272, 347)。1985 年，法國Domont等報道了具有抑制艾滋病病毒逆轉錄酶作用的(NH4) 17Na[NaSb9W21O86].14H20(HPA-23) (#JaL D.Domont, B.Spire, F.Barre-Sinoussi, et al.Ann Inst Pastear/ Virol.1985，136E, 75)。1991年，Inouye等報道了首例具有抗HIV病毒活性的多鉬酸鹽(NH4)12H2 [Eu4Mo29Oltltl (H2O) 16].13H20 (PM-104)(參見 Y.1nouye, Y.Tokutake, T.Yoshida, Chem.Pharm.Bull.1991, 39, 1638)。1996 年，Yamase 等發(fā)現(xiàn)飽和 Keggin、缺位Keggin、Wells - Dawson和Keggin夾心型等結構的多鶴酸鹽對金黃色葡萄球菌具有抗菌活性(T.Yamase, N.Fukuda, Y.Tajima, B1l.Pharm.Bull.1996, 19, 459)。2001年，Hill等采用計算機模擬研宄了含銀Wells - Dawson結構與HIV-1蛋白的相互作用情況(參見D.A.Judd, J.H.Nettles, C.L.Hill, et al.J.Am.Chem.Soc.2001, 12i,
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[0003]眾所周知，癌癥一直以來嚴重威脅人們的健康，而當前生活環(huán)境的惡化導致因癌癥引起的死亡率迅速上升。因此，尋找高效低毒的抗癌藥物已成為當務之急。然而，近年來，人們對具有抗癌活性的多金屬氧酸鹽的研宄相對較少。如2005年，王恩波等利用離子交換和復分解反應合成了對口腔癌細胞抑制作用最有效的釩鎢酸鹽Pr2H [NiV13O38](參見Y.Liu, S.Ti an, S.Liu , E.Wang.Transit1n Met.Chem.2005, 30, 113)。2010 年，Dolbecq等首次報道了含有雙磷酸鹽配體的多金屬氧酸鹽在抑制腫瘤細胞的活性研宄(參見J.-D.Compain, P.Mialane, A.Dolbecq, et al.Chem.Eur.J.2010, 16, 13741)。目前，尚未見有關于銅-銪異金屬取代砷鎢酸鹽及其藥物活性的研宄報道。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種銅一銪異金屬取代砷鎢酸鹽及其制備方法和應用。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種銅-銪異金屬取代砷鎢酸鹽，其化學式為=Na2K3.5Eu0.5[Eu(H2O)7] [As2W19Cu2O67(H2O)3].22H20o
[0006]上述的銅-銪異金屬取代砷鎢酸鹽采用水溶液法合成得到，其制備方法具體包括如下步驟:
1)制備砷鎢酸鹽前驅體K14[As2W19O67(H2O)];具體可參見文獻(U.Kortz, M.G.Savelieff, B.S.Bassil, M.H.Dickman, Angew.Chem.1nt.Ed.2001, 40, 3384一3386)進行制備；
2)在攪拌條件下將K14[As2W19O67(H2O) ]、CuCl2.2H20、EuCl3和NaCl依次溶解到蒸餾水中，室溫攪拌2 — 3 h以形成均勻的混合相，然后置于80±5 °C水浴中加熱I 一 2 h，取出，冷卻至室溫過濾，濾液靜置(約2周)后析出綠色片狀晶體，過濾，晶體干燥后即為目標化合物。
[0007]具體地，所述步驟2)中 K14 [As2W19O67 (H2O) ]、CuCl2.2H20、EuC13、NaCl 和水的摩爾比為 1.0: 2.9—8.8: 3.3—4.4: 20.5—51.3: 16660。
[0008]上述的銅-銪異金屬取代砷鎢酸鹽在制備抗癌藥物方面的應用，尤其是在制備抗肝癌、抗結腸癌藥物方面的潛在應用。
[0009]本發(fā)明采用簡單的水溶液法，利用銅離子、銪離子和砷鎢酸鹽前驅體在一定的摩爾配比下制備了目標化合物銅-銪異金屬取代砷鎢酸鹽。前驅體[As2W19O67(H2O) ]14_包含兩個活性的[AsW9O33]9-單元，增強了與銅離子、銪離子共同作用的可能性。常溫常壓下的持續(xù)攪拌有利于各反應組分的充分接觸，為銅離子、銪離子和砷鎢酸鹽前驅體的反應提供前提條件。此外，80±5°C的水浴環(huán)境也可以有效地提高各反應組分的反應活性，同時能夠提高目標化合物的穩(wěn)定性。
[0010]本發(fā)明對目標化合物的晶體結構進行了測定和表征，其晶胞參數(shù)如下:
化合物 NaA5Eu0.5 [Eu (H2O)7] [As2W19Cu2O67(H2O)3].22Η20 為三斜晶系，空間群為 /Μ，單胞參數(shù) a = 12.2360 (8) Lb= 20.0092 (12) Lc= 21.3911(13) Α，α = 63.0190 (10)。，β = 74.2430(10)。，γ = 74.7680(10)。，K= 4432.0 (5) A3, Z = 2, R1 = 0.0943，wR2 - 0.2477。
[0011]目標化合物的結構描述如下:其分子單元包含I個夾心型[As2W19Cu2O67(H2O)3]1(1_陰離子，I個[Eu (H2O) 7]3+離子，2個Na +離子，3.5個K +離子，0.5個Eu 3+離子和22個結晶水分子(見圖la)。夾心型[As2W19Cu2O67(H2O) 3]1CI_陰離子可以看作由2個三缺位的Keggin結構[AsW9OJ9I段通過 2 個[Cu(H2O)]2+和 I 個{W0(H20)}4+基團連接而構成。[Cu(H2O)]2+陽離子采用了五配位的四方錐構型，而{W0(H20)}4+離子采用了六配位的八面體構型。[Eu (H2O) 7]3+離子通過端氧原子與夾心型[As 2ff19Cu2067 (H2O) 3]10_陰離子相連。相鄰的陰離子結構單元[Eu(H2O)7] [As2W19Cu2O67 (H2O)3]7_通過鉀離子、鈉離子連接形成三維拓展結構(見圖 lb)。
[0012]本發(fā)明對目標化合物的紅外光譜(見圖2)和熱分析行為(見圖3)進行了表征。
[0013]本發(fā)明對目標化合物在抗癌藥物(尤其是在抗肝癌、抗結腸癌)方面的應用進行了研宄，對目標化合物進行了人肝癌細胞H印G2、人結腸癌細胞HCT-116的體外細胞毒性測試，并計算了它的半數(shù)抑制濃度(即IC5tl值)(見圖4)。研宄結果表明:其對人肝癌細胞HepG2和人結腸癌細胞HCT-116的生長表現(xiàn)出較好抑制作用；尤其是砷鎢酸鹽構筑塊與銅離子的協(xié)同作用，使目標化合物對人肝癌細胞H印G2 (IC50 = 9.52 土 1.07 μΜ)和人結腸癌細胞HCT-116 (IC50 = 9.45 土 1.30 μΜ)的生長抑制作用明顯增強，顯著地超過了砷鎢酸鹽原料 K14 [As2W19O67(H2O)]和銅鹽 CuCl2.2Η20ο
[0014]為探討目標化合物對人肝癌細胞H印G2的抗癌機理研宄，我們采用Annexin-VCy3凋亡檢測試劑盒和Caspase-3激活檢測試劑盒結合熒光免疫檢測法和高內涵活細胞成像系統(tǒng)(HCS)來評估其誘導人肝癌細胞H印G2的凋亡程度。圖像應用高內涵活細胞成像系統(tǒng)的 Target Activat1n B1Applicat1n 軟件進行分析(見圖 5)。
[0015]利用雙重熒光染色法即標有Cy3的磷脂結合蛋白V (Annexin-V)探針來評估目標化合物誘導人肝癌細胞HepG2的凋亡作用。磷脂結合蛋白V (Annexin-V)是一種分子量為35?36KD的Ca2+依賴性的蛋白，它與磷脂酰絲氨酸(PS)具有很強的結合力。磷脂酰絲氨酸(Phosphatidylserine, PS)正常位于細胞膜的內側，但在細胞凋亡的早期，PS可從細胞膜的內側翻轉到細胞膜的表面，暴露在細胞外環(huán)境中。因此，利用Annexin-V作為熒光探針來檢測暴露在細胞外側的PS，以檢測細胞早期凋亡的發(fā)生。Caspase家族在介導細胞凋亡的過程中起著非常重要的作用，其中Caspase-3為關鍵的執(zhí)行分子，它在凋亡信號傳導的許多途徑中發(fā)揮功能。Caspase-3正常以酶原(32KD)的形式存在于胞漿中，在凋亡的早期階段，它被激活，活化的Caspase-3由兩個大亞基(17KD)和兩個小亞基(12KD)組成，裂解相應的胞漿胞核底物，最終導致細胞凋亡。但在細胞凋亡的晚期和壞死細胞，Caspase-3的活性明顯下降。
[0016]線粒體跨膜電位的下降是細胞凋亡級聯(lián)反應中的一個重要標志。為驗證目標化合物作用于HepG2細胞是否會引起其線粒體跨膜電位的下降，采用羅丹明Rhl23染色法進行檢測。熒光染料Rhl23是一種可對活細胞線粒體染色的細胞染色試劑。Rhl23可透過細胞膜且在活細胞的線粒體內聚集，發(fā)黃綠色熒光。Rhl23在正常細胞中能夠依賴線粒體跨膜電位進入線粒體基質，熒光強度減弱或消失。若在細胞發(fā)生凋亡時，由于線粒體膜完整性被破壞，線粒體跨膜電位崩潰，更多的Rhl23便從線粒體中釋放出來，從而發(fā)出強黃綠色熒光。利用熒光顯微鏡觀察細胞內Rhl23的熒光強度可知線粒體膜電位的變化和凋亡的發(fā)生(見圖6)。
[0017]本發(fā)明目標化合物的抗癌活性對多金屬氧酸鹽藥物活性研宄具有重要意義，為多金屬氧酸鹽作為新的抗癌藥物的可行性提供了實驗依據(jù)。和現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
I)本發(fā)明提供的研宄結果是首例銅-銪異金屬取代砷鎢酸鹽藥物活性的研宄，對砷鎢酸鹽，甚至多金屬氧酸鹽在藥物方面應用提供了實驗依據(jù)； 2)本發(fā)明目標化合物可通過X-射線單