水溶性富勒烯衍生物的合成及抗腫瘤活性研究.pdf

1、由于C60獨(dú)特的化學(xué)和物理特性，富勒烯及其衍生物的生物活性近年來(lái)引起了人們的注意。本論文利用高分子化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和生物學(xué)的方法對(duì)富勒烯衍生物的生物活性這一交叉課題進(jìn)行了研究。通過(guò)MTT等方法，系統(tǒng)地研究了水溶性富勒烯衍生物的結(jié)構(gòu)與其光誘導(dǎo)的癌細(xì)胞毒性功能的關(guān)系，并較深入地研究了水溶性富勒烯衍生物光誘導(dǎo)的癌細(xì)胞毒性的作用機(jī)理。 采用高分子的自由基聚合及分子設(shè)計(jì)的方法，合成了三種水溶性富勒烯共聚物，即富勒烯-乙烯基吡咯烷酮共聚物，富

2、勒烯-馬來(lái)酸酐共聚物，富勒烯-丙烯酰胺共聚物。采用有機(jī)化學(xué)的方法合成了三種水溶性富勒烯衍生物，即富勒烯-賴氨酸衍生物，富勒烯-甘氨酸衍生物，富勒烯-天門冬氨酸衍生物。它們?yōu)槭状沃苽?。這六個(gè)富勒烯衍生物均能很好的溶解在水中。 首次研究了六個(gè)水溶性富勒烯衍生物的反應(yīng)機(jī)理及反應(yīng)條件。并采用凝膠滲透色譜GPC、紫外光譜UV、紅外光譜FTIR、核磁共振1HNMR等分析方法對(duì)它們進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。利用透射電鏡分析發(fā)現(xiàn)富勒烯衍生物水溶液的TEM

3、形貌均為理想的球形，其數(shù)均粒徑均小于50nm，與之相比，相應(yīng)均聚物水溶液的TEM形貌為無(wú)定形狀。 為驗(yàn)證水溶液富勒烯衍生物對(duì)活體腫瘤的光動(dòng)力學(xué)損傷作用，我們首次進(jìn)行了動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)：富勒烯-馬來(lái)酸酐衍生物對(duì)裸鼠的骨肉瘤的光動(dòng)力學(xué)殺傷作用。在裸鼠的瘤體上注射富勒烯-馬來(lái)酸酐衍生物光敏劑，在500W碘鎢燈照射下，激發(fā)富勒烯產(chǎn)生大量的單線態(tài)氧，殺傷活性腫瘤，在光強(qiáng)為500W碘鎢燈，濃度為50ug/ml時(shí)，裸鼠壽命平均延長(zhǎng)6天，瘤徑減小0

4、.5cm，瘤重減輕0.7克，在活體水平上驗(yàn)證了富勒烯-馬來(lái)酸酐衍生物的光動(dòng)力學(xué)作用。另外，在離體的骨腫瘤細(xì)胞中加入細(xì)胞培養(yǎng)物和富勒烯-馬來(lái)酸酐衍生物光敏劑，用碘鎢燈照射激發(fā)富勒烯，經(jīng)MTT法檢測(cè)，離體骨腫瘤細(xì)胞也明顯被殺傷。富勒烯具有強(qiáng)的光敏劑作用，它不僅在活體水平上可以殺傷骨肉瘤而且對(duì)離體的骨肉瘤細(xì)胞也有很強(qiáng)的殺傷作用。 首次系統(tǒng)地研究了六類特定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水溶性富勒烯衍生物的體外抗癌活性。結(jié)果表明該水溶性富勒烯衍生物對(duì)人體的骨

5、癌等癌細(xì)胞具有很好的抑制率。水溶性富勒烯衍生物的體外抗癌活性與光激發(fā)強(qiáng)度有關(guān)，并且也與水溶性富勒烯衍生物側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)有關(guān)。水溶性富勒烯衍生物的的體外抗癌活性具有濃度依賴性。在六類水溶性富勒烯衍生物中富勒烯-甘氨酸衍生物表現(xiàn)出非常突出的抗癌活性，究其原因，很可能是由于它具有較好的水溶性。由于生物體系的復(fù)雜性，活性氧可能只是影響富勒烯衍生物體外抗癌活性所涉及的重要因素之一，水溶性富勒烯衍生物本身的結(jié)構(gòu)及其加成官能團(tuán)的性質(zhì)也許對(duì)其體外抗癌活性影

6、響更大。 首次用激光共聚焦掃描顯微鏡研究了在低功率激光下（≤1mW）水溶性富勒烯-乙烯基吡咯烷酮共聚物對(duì)骨癌細(xì)胞細(xì)胞膜的光動(dòng)力學(xué)損傷過(guò)程及該過(guò)程中細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的變化。發(fā)現(xiàn)富勒烯-乙烯基吡咯烷酮共聚物對(duì)癌細(xì)胞細(xì)胞膜的動(dòng)力學(xué)損傷過(guò)程在低濃度下即可發(fā)生（≥5ug/ml ），且有濃度依賴性。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞膜損傷發(fā)生前伴隨著細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的短暫的升高。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)細(xì)胞膜是水溶性富勒烯衍生物的光誘導(dǎo)作用靶點(diǎn)，提示鈣信號(hào)可能參與這

7、一過(guò)程。利用流式細(xì)胞儀分析法檢測(cè)了水溶性富勒烯衍生物對(duì)骨腫瘤細(xì)胞的影響，發(fā)現(xiàn)水溶性富勒烯-甘氨酸衍生物和富勒烯-天門冬氨酸衍生物，能明顯地誘導(dǎo)骨腫瘤細(xì)胞的凋亡，揭示水溶性富勒烯衍生物同DNA分子可能存在直接作用。 首次研究了這六類水溶性富勒烯衍生物的抗癌機(jī)理。我們認(rèn)為癌細(xì)胞的死亡主要由于癌細(xì)胞膜里的磷脂和蛋白質(zhì)的損傷（共聚焦顯微鏡研究結(jié)果直接證實(shí)細(xì)胞膜是C60衍生物的光誘導(dǎo)作用靶點(diǎn)）。當(dāng)用光激發(fā)時(shí)，富勒烯衍生物變?yōu)閱尉€激發(fā)態(tài)，然