二硫代氨基甲酸酯衍生的Ni(II)、Cu(II)和Zn(II)配合物:合成、晶体结构、热性质研究以及对结肠癌细胞的体外抗癌效果评估

【字体: 时间:2026年03月14日 来源:Journal of Molecular Structure 4.7

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  金属配合物合成与抗癌活性研究:以镍、铜、锌的dithiocarbamate配合物为例,通过光谱、热分析和X射线衍射确认其结构,发现锌配合物([Zn(ibmb)?])对HCT-116结肠癌细胞具有最强抑制活性,结构差异影响药效,为开发新型抗癌药物提供依据。

  
特里什娜(Trishna)|阿努帕姆·辛格(Anupam Singh)|里亚·帕特尔(Riya Patel)|阿尔吉亚·纳特(Arghya Nath)|M.K. 巴蒂(M.K. Bharty)|R.J. 巴彻(R.J. Butcher)|苏米特·库马尔·希拉(Sumit Kumar Hira)|拉尔·巴哈杜尔·普拉萨德(Lal Bahadur Prasad)
印度瓦拉纳西(Varanasi)221005,巴纳拉斯印度教大学(Banaras Hindu University)科学研究所化学系

摘要

结肠癌仍然是全球主要的健康问题之一,现有化疗药物的局限性促使人们寻找具有更高疗效和更低毒性的新型金属基药物。在这项研究中,我们合成了一系列基于二硫代氨基甲酸酯配体(ibmb)的金属配合物,分别是[Ni(ibmb)21)、[Cu(ibmb)22)和[Zn(ibmb)23),并通过元素分析、FT-IR、NMR、UV-Vis光谱以及热分析对其进行了表征。通过单晶X射线衍射确认了配合物13的分子结构,发现这些配合物中的二硫代氨基甲酸酯配体在金属中心形成了扭曲的方形平面和扭曲的四面体配位结构。热重分析表明这些配合物具有较高的稳定性,并且在热降解后会产生金属硫化物作为最终产物,这表明它们可以作为制备金属硫化物纳米颗粒的单一前体。我们使用MTT实验评估了配合物1-3对人类结肠癌细胞系HCT-116的抗癌潜力。在所测试的配合物中,[Zn(ibmb)2表现出最强的细胞毒性作用,而[Ni(ibmb)2和[Cu(ibmb)2的活性较低,这突显了金属中心在调节生物反应中的作用。结构-活性关系表明,配体取代基和金属种类的变化显著影响了它们的细胞毒性。总体而言,本研究表明基于二硫代氨基甲酸酯的过渡金属配合物是开发新型抗癌剂的有希望的骨架。这里获得的综合结构、热学和生物学见解为未来针对结肠癌的金属基化疗药物的合理设计提供了有用的框架。

引言

结肠癌是全球癌症相关死亡的主要原因之一,继续在临床肿瘤学中构成重大挑战[[1], [2], [3]]。尽管手术、化疗和靶向治疗取得了显著进展,但耐药性的产生和严重的副作用限制了现有治疗方法的有效性[[4], [5], [6], [7]]。这激发了人们对具有更高选择性和更低毒性的替代治疗剂的探索[[8], [9], [10], [11], [12]]。近年来,由于过渡金属配合物的结构可调性、氧化还原性质以及与生物分子的多种相互作用能力,它们已成为抗癌药物开发的有希望的候选者[[13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21]]。过渡金属化学在配位科学中起着关键作用,因为过渡金属离子具有多种氧化态、多样的配位几何结构以及丰富的电子构型。这些特性使得它们能够与多功能配体(如二硫代氨基甲酸酯)形成稳定且可调的配合物。二硫代氨基甲酸酯是一类多功能硫供体配体,在这方面受到了特别关注[[22], [23], [24], [25], [26]]。它们强大的螯合能力、结构灵活性以及通过不同胺前体进行修饰的便利性,使得可以生成具有定制物理化学和生物特性的金属配合物[[27], [28], [29], [30]]。二硫代氨基甲酸酯配合物表现出广泛的生物活性,包括抗菌、抗真菌、抗病毒、抗氧化和抗癌作用[[31], [32], [33], [34], [35], [36], [37]]。柔软的硫供体使其能够有效结合生物相关的金属离子,从而增强其药理活性[[38], [39], [40]]。在过渡金属中,镍(Nickel)、铜(Copper)和锌(Zinc)在生物无机化学和药物化学中占有重要地位[[41]]。镍配合物显示出显著的细胞毒性潜力和酶抑制活性,铜配合物因其氧化还原介导的抗癌特性而被广泛研究,而锌配合物由于非氧化还原性质和参与金属酶的作用,在调节细胞过程中发挥着关键作用[[42], [43], [44], [45], [46]]。因此,设计这些金属的二硫代氨基甲酸酯配合物为我们探索它们的综合结构和治疗特性提供了机会。
尽管已经报道了多种二硫代氨基甲酸酯金属配合物,但将合成、全面的结构表征、热行为和对结肠癌细胞的生物学评估相结合的系统研究仍然有限。这类研究对于建立明确的结构-活性关系并识别有前景的候选药物进行进一步药理开发至关重要。在这项工作中,我们使用来自胺前体的阴离子ibmb配体,合成并表征了一系列双螯合的二硫代氨基甲酸酯配合物,即[Ni(ibmb)21)、[Cu(ibmb)22)和[Zn(ibmb)23)。这些配合物通过元素分析、光谱技术和热分析进行了表征,其分子结构通过单晶X射线衍射得到了阐明。此外,我们还通过体外细胞毒性筛选评估了它们对人类结肠癌细胞系(HCT-116)的抗癌潜力,从而获得了关于金属中心和配体环境对抗癌活性影响的宝贵见解。

部分摘录

化学

材料、方法和仪器:
4-异丙基苯甲醛、4-甲基苄胺以及所有金属盐均从Sigma Aldrich购买,并按接收状态使用。所有溶剂和其他试剂也来自Merck、SD-Fine和Sigma Aldrich,均为合成和分析级,使用前无需进一步纯化。使用EZ-Melt自动化设备记录了合成化合物的熔点,数据未经校正。C的元素分析...

结果与讨论

成功合成了新的二硫代氨基甲酸酯配体ibmb及其三种新的同配体配合物[Ni(ibmb)21)、[Cu(ibmb)22)和[Zn(ibmb)23),产率良好。这些配合物是在室温下将配体的钾盐与相应的金属(II)醋酸盐在空气中反应制备得到的。磁化率测量表明,镍和锌配合物13是抗磁性的,而铜配合物2是顺磁性的(μeff = 1.81 BM)。配合物1...

结论

在这项研究中,我们合成并全面表征了一系列基于二硫代氨基甲酸酯配体ibmb的配合物[Ni(ibmb)21)、[Cu(ibmb)22)和[Zn(ibmb)23)。光谱和热分析证实了它们的稳定性,而单晶X射线衍射显示配合物1具有扭曲的方形平面几何结构,配合物3在Zn(II)中心周围具有扭曲的四面体几何结构。针对HCT-116结肠癌细胞的抗癌评估表明...

CRediT作者贡献

特里什娜(Trishna):概念构思、方法设计、实验研究、数据管理、数据分析、软件应用、可视化、结果验证、撰写及初稿准备;阿努帕姆·辛格(Anupam Singh):概念构思、方法设计、实验研究、数据管理、数据分析、软件应用、结果验证、撰写及初稿准备;里亚·帕特尔(Riya Patel):软件应用、数据管理、实验研究、数据分析;阿尔吉亚·纳特(Arghya Nath):实验研究、数据管理、数据分析;M.K. 巴蒂(M.K. Bharty):方法设计、数据管理...

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

CRediT作者贡献声明

特里什娜(Trishna):撰写——初稿、可视化、结果验证、软件应用、方法设计、实验研究、数据分析、概念构思。阿努帕姆·辛格(Anupam Singh):撰写——初稿、结果验证、软件应用、方法设计、实验研究、数据分析、概念构思。里亚·帕特尔(Riya Patel):软件应用、数据分析。阿尔吉亚·纳特(Arghya Nath):实验研究、数据分析。M.K. 巴蒂(M.K. Bharty):撰写——审稿与编辑、结果验证、软件应用、方法设计、数据管理。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

拉尔·巴哈杜尔·普拉萨德(Lal Bahadur Prasad)和M.K. 巴蒂(M. K. Bharty)感谢瓦拉纳西巴纳拉斯印度教大学(Banaras Hindu University)提供的IoE Dev. Scheme No.6031的财政支持。特里什娜(Trishna)还感谢新德里的巴纳拉斯印度教大学和大学拨款委员会(University Grant Commission)提供的非NET奖学金(参考编号61375)。阿努帕姆·辛格(Anupam Singh)也感谢新德里的大学拨款委员会(UGC)以高级研究员的身份提供的财政支持(参考编号3496/(NET-DEC 2018)。我们感谢霍华德(Howard)...
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