稀土-全反式维甲酸-精氨酸三元配合物的合成、表征及抗肿瘤活性研究

宋玉民 李文娟 杨美玲

(西北师范大学化学化工学院，兰州730070)

稀土元素是21世纪具有战略地位的元素，凭借其独特的光、电、磁等物理化学特性，广泛应用于国民经济和国防工业的各个领域。被称为“21世纪新材料的宝库”[1]。在最近几年，稀土元素由于其重要的生物活性和药理学作用，越来越受到人们的关注[2-3]。全反式维甲酸(retinoic acid，ATRA)又称维生素A酸，是维生素A(retinol)的衍生物，更是机体正常发育和各种生理功能所必须的物质。维生素甲类化合物(简称维甲类化合物，Retinoid)在肿瘤防治上的潜力已经引起了广泛的注意。李海燕等报道了全反式维甲酸对人肝癌SMMC-7721细胞侵袭能力的影响[4]，探讨了ATRA对人肝癌细胞株SMMC-7721迁移侵袭能力的影响，为ATRA应用于临床的肝癌治疗提供实验依据。戴洪海等报道了9-顺维甲酸(RA)诱导肺癌组织RARβ转录的研究[5]，探讨了RA的抑瘤分子机制，为临床应用RA治疗肺癌提供了某些理论依据。胡宝光等报道了全反式维甲酸对人结肠癌LoVo细胞化疗药物敏感性及Survivin基因表达的影响[6]，探讨ATRA对其化疗药物敏感性的影响，并通过检测细胞内Survivin的表达情况分析产生这些作用的可能机制，为进一步临床应用提供理论依据。这些研究为维甲类化合物在医药卫生方面的应用拓宽了道路。但由于维甲酸类化合物具有一定的毒副作用，长期大量服用可引起严重中毒，因此限制了其在药理上的应用。氨基酸是生物体内大量存在的一类生物大分子，是蛋白质、酶等的基本结构单元，也是生命体存在的营养物质，许多氨基酸的金属配合物具有抗菌，抗炎，抗癌和拮抗作用等生物活性，其衍生物已广泛应用于医药方面[7]。以邻菲啰啉作为第一配体和以天冬氨酸，蛋氨酸，亮氨酸等作为第二配体的稀土三元配合物目前已有研究报道[8]。何其庄等[9]发表了稀土天冬氨酸邻菲咯啉三元配合物的合成、表征及其生物活性研究，探索了该类稀土三元配合物的抗癌活性，为该类配合物在杀菌抗癌药物、分子生物学、生物工程技术及其他相关领域的应用提供了一定的依据，对于设计合成出具有应用价值的低毒、抗菌、抗癌药物有十分重要的指导意义。李小慧[10]等发表了稀土-L-亮氨酸-邻菲啰啉的配合物合成及其抑菌活性，这为考察稀土配合物的生物活性和进一步探索新型、高效、低毒、副作用小的稀土抑菌药物提供参考，它们对生态环境和人类健康,有着重要意义。为降低维甲酸分子在作为药物使用时的毒副作用和增加生物所需的营养物质，本文报道了稀土离子 (Nd3+、Eu3+、La3+、Sc3+)-全反式维甲酸-精氨酸三元配合物的合成表征和其抗肿瘤活性进行体外实验的研究结果。表明配合物的抗肿瘤活性基本强于配体全反式维甲酸、L-精氨酸盐酸盐和相应的金属硝酸盐。稀土配合物对3种癌细胞株生长的抑制作用也基本上随配合物浓度的增大而增强。为了解配合物的抗肿瘤作用的原因，采用光谱方法和粘度法对配合物与DNA之间的相互作用方式进行了考察，为研究配合物的生物活性与DNA作用方式之间的联系提供了实验依据[11]，也为进一步探索新型、高效、长效、安全、稳定、副作用小的抗肿瘤药物提供了参考。目前关于维生素甲酸抗肿瘤研究国内已有报道,但全反式维甲酸与稀土和精氨酸配合物的合成及其抗肿瘤活性报道较少。

图1 全反式维甲酸的分子结构Fig.1 Molecular structure of all-trans retinoic acid

图2 L-精氨酸盐酸盐的分子结构Fig.2 Molecular structure of L-arginine acid hydrochloride

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

TJ270230型红外光谱仪 (DIGILAB公司)；RF-540荧光分光光度计(日本岛津公司)；UV-3400紫外分光光度计(日本岛津公司)；TB285型恒温器(日本岛津公司)；LDZX4OCI型立式自动压力蒸汽灭菌锅(上海中安医疗器械厂)；DHG9070A型电热恒温干燥箱(上海益恒实验仪器有限公司)；数显智能控温磁力搅拌器 (巩义市英峪予仪器厂)；R-1002旋转蒸发仪(郑州长城科工贸有限公司)；二氧化碳细胞培养箱 (力康heal force hf90/hf240)；酶标仪(Bio-Rad,model 550)。

全反式维甲酸C20H28O2(郑州天健生物技术有限公司)；L-精氨酸盐酸盐 C6H14N4O2·HCl(生化试剂，北京医药站)；稀土硝酸盐用氧化物制备；溴化乙锭(EB)购自华美生物工程公司，其它试剂均为分析纯，水为二次蒸馏水，Tris-HCl缓冲溶液(pH=7.34)。

1.2 配合物的合成

称取2 mmol全反式维甲酸于圆底烧瓶中，加10 ml无水乙醇，在60℃水浴下加热搅拌使其全部溶解，分别向该溶液中先后加入含1 mmol六水合稀土硝酸盐水溶液和含1 mmol L-精氨酸盐酸盐(LArg)水溶液。滴加完毕后，用浓NH3·H2O调节pH=6.0～7.0。在 60℃恒温下持续加热搅拌回流 7 h，35℃水浴下旋蒸得粉末状粗产物。用二次蒸馏水和无水乙醇洗涤粗产物3次，置于30℃烘箱中烘干，即得到稀土-全反式维甲酸-精氨酸三元配合物。

配体及其配合物用无水乙醇和Tris-HCl缓冲溶液溶解，配制成1 mmol·L-1的溶液待用。

1.3 配合物抗肿瘤活性实验

1.3.1 细胞培养

用含10%胎牛血清的1640培养基培养细胞，并置于37℃，5%CO2饱和湿度的培养箱中，细胞呈单层贴壁生长，用倒置的显微镜观察细胞生长情况和贴壁形态，并取指数生长期的肿瘤细胞(HepG2、A549 和 Hela)用于实验。

1.3.2 配合物溶液配制

用高压灭菌过的2 mL塑料小试管称取一定量的三元配合物，用少量DMSO溶解之后，再用PBS缓冲溶液稀释至 10-8～10-3mol·L-1。

1.3.3 细胞活力的测试

将细胞接种于96孔培养板 (细胞密度1×104mL-1)中，待贴壁后分别加入不同浓度的三元配合物20 μL(含 0.1 μL 的 DMSO)和 180 μL 的培养基，对照组加等体积的1640培养基，每组6复孔，平行4复孔，培养24 h后，每孔加MTT溶液10 μL，培养箱中孵育4 h后终止培养，弃去上清液后每孔加入150 μL的DMSO，振荡5 min后用酶标仪(波长560 nm)测定其吸光度值，计算细胞的生长存活率。用只加培养液而不加细胞的孔调零[12]。细胞存活率按下列公式计算：

细胞存活率%=实验组A570/对照组A570×100%，抑制率%=1-细胞存活率%。

1.4 配合物与DNA作用的研究

1.4.1 荧光光谱与紫外光谱

1.4.1.1 DNA 对 4 种配合物荧光光谱的影响

取浓度为 1×10-4mol·L-1的配合物溶液 3 mL，在激发波长为425 nm条件下扫描其荧光光谱。在该溶液中加入DNA(1 mmol·L-1)的溶液，摇匀静置0.5 h后在上述条件下扫描配合物-DNA体系荧光发射谱图。

1.4.1.2 配合物对EB-DNA体系荧光强度的影响

在 EB-DNA 体系溶液中(cEB/cDNA=12.5)，加入配合物溶液，0.5 h后，在上述条件下扫描其荧光发射谱图。

1.4.1.3 EB 对配合物-DNA 体系荧光强度的影响

在配合物-DNA(c配合物/cDNA=2.5)体系中，加入不同量的 EB(1.25 mmol·L-1)，0.5 h 后，在给定的条件下扫描其荧光发射谱图。

1.4.1.4 配合物-DNA 体系的紫外光谱

以缓冲溶液为参比，扫描配合物溶液 (4×10-4mol·L-1)、DNA 的溶液 (4×10-4mol·L-1)、 配合物与DNA的混合溶液在200～500 nm的紫外光谱。

1.4.2 粘度研究

取 DNA(1 mmol·L-1)溶液 7.5 mL，加入不同量的配合物和缓冲溶液，溶液的总体积为15mL，混合后1、48、96 h测其粘度。采用同样的方法测EBDNA溶液粘度，以DNA溶液为参比得相对粘度。

2 结果与讨论

2.1 配合物的表征

2.1.1 配合物的组成及一般性质

合成得到的 4 种稀土(Nd3+、Eu3+、La3+、Sc3+)-全反式维甲酸-精氨酸的配合物分别为深黄色、橙色、深橙色、和土黄色粉末状固体，产率为71%左右。较易溶于无水乙醇和DMSO，难溶于水，其溶解性不同于单独的稀土盐、全反式维甲酸和L-精氨酸盐酸盐，经洗涤和重结晶可提纯。配合物的元素分析实验结果与理论值基本吻合，结合热重分析测试结果推测配合物的化学组成为REL2L′Cl·nH2O。元素分析结果如表1。

2.1.2 红外光谱

以KBr压片，在400～4 000 cm-1范围内测定了配体及各种配合物的红外光谱。图3和图4分别为配体全反式维甲酸和L-精氨酸盐酸盐以及4种配合物的红外图谱。从图中可以看出，配合物和配体的红外光谱图有较大的区别，而配合物的谱图之间却极为相似，说明各配合物的组成和结构相似。配合物与配体相比，配体某些特征吸收峰在配合物中发生了明显的位移，强度也有着相应的变化，说明全反式维甲酸、精氨酸与稀土离子发生了配位。

表1 配合物的元素分析Table 1 Elemental analysis of complexes

图3 配体全反式维甲酸和L-精氨酸盐酸盐红外图谱Fig.3 IR spectra of ligands

图4 4种配合物的红外图谱Fig.4 IR spectra of complexes

全反式维甲酸分子的羧酸中的羰基振动峰出现在1 685.78 cm-1，O-H的面外变形振动吸收峰出现在 1 050～950 cm-1；精氨酸盐酸盐在 1 683.33 cm-1处有一羰基振动峰，O-H的面外变形振动吸收峰出现在950～900 cm-1。而配合物中的羰基峰出现在1 650.92 cm-1，1 656.31 cm-1，1 662.52 cm-1，1 660.54 cm-1，1 100～900 cm-1范围无吸收，推测2种配体的羧酸失去质子，羧基的羟基氧和羰基氧与稀土离子（Ⅲ）发生了配位作用 。在 741.51 cm-1，738.24 cm-1，739.54 cm-1，760.25 cm-1左右出现的 RE-O 振动吸收峰进一步说明了全反式维甲酸、精氨酸与稀土离子发生了配位。配合物分别在 3 424.81 cm-1，3 424.01 cm-1，3 424.96 cm-1，3 412.06 cm-1处的一宽峰是配合物中水分子羟基的对称和反对称伸缩振动，说明在配合物中存在水分子。

游离的L-精氨酸盐酸盐在2 930.63 cm-1出现了NH3+的对称伸缩振动峰，此峰仍然出现在配合物的红外吸收图谱中，由此排除了L-精氨酸中氮原子配位的可能性[10]。图中(L=全反式维甲酸，ATRA)；L′=L-精氨酸阳离子，L-Arg)。

2.1.3 配合物的热分解性质

以α-Al2O3作为参比，在升温速率10℃·min-1的N2气氛中，扫描配合物从室温到700℃的热重-差热(TG-DTA)曲线，数据列于表2。

图5 配合物NdL2L′Cl的热重-差热谱图Fig.5 TG-DTA curve of complex(NdL2L′Cl)

表2 配合物的TG-DTA数据Table 2 TG-DTA data of complexes

图5为NdL2L′Cl·8H2O配合物的热重-差热谱图，可以看出，室温～200℃出现第一个失重台阶(失重率 14.1%)，200～450 ℃出现第二个失重台阶(失重率 57.8%)，450～550 ℃出现第三个失重台阶(失重率15.9%)，分别对应着失去的 8 个水分子(结晶)，2 个维甲酸分子和1个精氨酸分子。1个吸热峰和2个放热峰分别出现在 80～120℃、200℃、500～510℃。到650℃左右时，热重曲线趋于恒定 (总失重率为87.8%)，配合物最终分解产物为稀土氧化物，经过计算与理论值基本相符。几种配合物之间的热谱图相似，说明它们的结构也相似[13]。维甲酸在150℃出现失重开始分解，并伴随有吸热峰产生，在250～260℃出现氧化放热峰，600℃分解完全，总失重率为100%。精氨酸盐酸盐在240～250℃出现一个失重台阶，并伴随有大的尖锐的吸热峰出现，失重率16.1%，为 HCl分子的气化，250～600 ℃出现第二个失重台阶，为精氨酸的骨架断裂和氧化分解失重所致，吸热峰出现在250～260℃，放热峰出现在380～400℃，700℃分解完全。对照维甲酸和精氨酸盐酸盐中的骨架断裂峰温，可以发现，所形成配合物的骨架断裂峰温升高,这表明配合物的稳定性大于游离配体。

2.1.4 配体及配合物的光谱性质

图6 配体及配合物的紫外-可见光谱图Fig.6 UV-Vis absorption spectra of ATRA and complexes

图6为配体全反式维甲酸和配合物的紫外-可见光谱图。由图可知，在相同浓度条件下 (1×10-4mol·L-1)，配合物的吸收峰略有红移，但配合物溶液的吸收强度高于配体。其中Nd和La配合物的紫外吸收强度大大增加。由于全反式维甲酸中共轭双键的π→π*跃迁产生了对光的吸收，配合物的紫外-可见吸收峰的位移和强度的变化，可能是由配体中的氧原子与稀土离子形成配位键后，配位原子的电子云向稀土离子的空轨道转移，配体中共轭电子的离域化程度增加，电子跃迁的能级差有所减小，导致配合物对紫外光的吸收作用增强并产生了红移。精氨酸盐酸盐在250～500 nm范围无吸收。图7为室温条件下，以λex=425 nm为激发波长，维甲酸(1×10-5mol·L-1)与配合物(1×10-5mol·L-1)的荧光光谱图。由图可知，维甲酸在λem=450 nm附近有荧光发射峰，配合物在λem=470 nm附近有荧光发射峰，荧光峰位置的变化，说明稀土离子和配体发生了配位作用。而配合物的荧光发射峰强度均比配体的荧光发射峰强度低。荧光强度的变化，说明稀土金属离子和配体发生了配位作用。

图7 配体及配合物的荧光光谱图Fig.7 Emission spectra of ATRA and complexes

2.2 抗肿瘤实验

采用MTT法测试了稀土硝酸盐、配体全反式维甲酸和L-精氨酸盐酸盐以及三元配合物的抗肿瘤活性，阳性对照药为顺铂，测试的细胞株种类为体外培养的人肝癌细胞HepG2、人肺癌细胞A549和人宫颈癌细胞Hela。表3为稀土盐类、配体和配合物对不同肿瘤细胞瘤株的IC50值。

表3 稀土盐、配体和配合物对不同肿瘤细胞瘤株的IC50值Table 3 IC50 values of compounds on different tumor cells

2.2.1 配体和配合物对人肝癌细胞HepG2的抑制作用

图8为配体和4种配合物在浓度为10-8～10-3mol·L-1的范围内对人肝癌细胞HepG2增殖的抑制作用。由表3和图8可以看出：(1)金属 (Nd、La和Sc)配合物对人肝癌细胞HepG2半数抑制浓度均为10-3mol·L-1，且Sc和 Nd配合物的抑制率高达90%以上，而Eu配合物对人肝癌细胞HepG2半数抑制浓度为10-4mol·L-1，这意味着Eu配合物在较低浓度时对HepG2有明显的抑制作用；(2)当c≥10-4mol·L-1时，4种配合物对HepG2的抑制率都大于金属硝酸盐(20.04%～33.47%)和它们的两种配体，在浓度为10-8～10-3mol·L-1范围内，配合物对 HepG2的抑制率始终大于配体精氨酸；(3)La配合物对肿瘤细胞的抑制率在测试的浓度范围内始终低于其它配合物；(4)从总体趋势来看，随着配合物浓度的逐渐增加，配合物的抗肿瘤活性也随之而增加。

图8 配合物与配体对HepG2细胞的抑制率Fig.8 HepG2 inhibition rate of complexes and ligands

2.2.2 配体和配合物对人肺癌细胞A549的抑制作用

图9为配体和4种配合物在浓度为10-8～10-3mol·L-1的范围内对人肺癌细胞A549增殖的抑制作用。由表3和图9可以看出：(1)金属配合物NdL2LCl、EuL2L′Cl和 LaL2L′Cl对人肺癌细胞 A549的抑制作用在10-8～10-3mol·L-1都随浓度的增大而增强，而 ScL2L′Cl在 10-8～10-6mol·L-1时抑制率随着浓度的增加而增大，10-6～10-5mol·L-1时抑制率随着浓度的增加而减小，随后又继续增大，且增幅较大；(2)当浓度为 10-5～10-3mol·L-1时，配合物对A549的抑制作用明显大于金属硝酸盐 (4.79%～28.37%)和两种配体；(3)10-4mol·L-1为 LaL2L′Cl和ScL2L′Cl的半数抑制浓度，10-3mol·L-1为 NdL2L′Cl、EuL2L′Cl的半数抑制浓度，说明此种癌细胞的增殖对 LaL2L′Cl和 ScL2L′Cl配合物较为敏感；(4)金属配合物在浓度为10-3mol·L-1时抑制率最高，ScL2L′Cl的抑制率高达87.64%。

图9 配合物与配体对A549细胞的抑制率Fig.9 A549 inhibition rate of complexes and ligands

2.2.3 配体和配合物对人宫颈癌细胞Hela的抑制作用

图10 配合物与配体对Hela细胞的抑制率Fig.10 Hela inhibition rate of complexes and ligands

图10为配体和4种配合物在浓度为10-8～10-3mol·L-1的范围内对人宫颈癌细胞Hela增殖的抑制作用。由表3和图10可以看出：(1)配合物在相对较小的浓度(10-6mol·L-1)时已经超过了对细胞半数抑制浓度，配合物对此种癌细胞的抑制作用强于其它 2种癌细胞；(2)在测试浓度为 10-8～10-3mol·L-1的范围内，配合物对Hela增殖的抑制作用始终大于 2 种配体及其稀土硝酸盐 (11.02%～34.17%)；(3)几种配合物对Hela增殖的抑制作用随着浓度的增加而逐渐增大，当浓度增大到10-3mol·L-1时，每种配合物对Hela增殖的抑制作用也达到最大值，EuL2L′Cl的抑制率高达 80.36%，ScL2L′Cl的抑制率高达 83.20%；(4)在浓度为 10-8～10-5mol·L-1的范围内，LaL2L′Cl对Hela增殖的抑制作用始终大于其它配合物。

由以上实验结果可以看出，配合物对所测试的3种肿瘤细胞株的抑制率一般强于金属硝酸盐、配体全反式维甲酸和L-精氨酸盐酸盐。这是因为带有芳环基团的金属配合物可通过嵌插作用插入到细胞的DNA分子内碱基对之间，通过破坏碱基堆积力，从而影响DNA分子的内部构型，来抑制DNA分子的进一步复制和遗传；稀土离子与配体螯合生成配合物以后，正电荷部分转移到配体上，使螯合环上的电子产生离域效应，导致稀土离子极性降低，这样就增强了配合物的脂溶性，以致配合物能更好地穿透微生物细胞膜的类脂层，这种增强的穿透作用破坏了细胞膜的通透性，也可导致细胞凋亡；另外配合物中存在金属离子，能使蛋白质立体构象发生变化以致蛋白质变性，使得配合物对肿瘤细胞的生长抑制作用强于配体，发挥了配体与金属的协同作用[14-15]。一般认为配体和配合物的相对生物活性大小随浓度变化的原因与配体和配合物分子的性质、稳定性及在某些浓度范围内的存在形式(聚合、解离)有关。本论文中合成的配合物依金属原子的不同呈现不同的抗肿瘤活性，可能与稀土离子各自的半径、所带的有效核电荷有关。在浓度为10-3mol·L-1时，ScL2L′Cl配合物对 3 种肿瘤细胞的抑制最强，抑制率在80%以上，其它3种配合物的抑制率超过60%，说明ScL2L′Cl配合物有较大的潜在药物使用价值。

2.3 配合物与DNA的相互作用

为了解配合物抗肿瘤作用的机理，对配合物和生物大分子DNA之间的相互作用方式进行了研究考察。

2.3.1 配合物与DNA作用的荧光光谱

2.3.1.1 DNA 对配合物荧光强度的影响

配合物NdL2L′Cl的荧光光谱图如图11所示。由图11可以看出，在DNA的存在下，配合物的荧光发射峰位没有发生变化，荧光强度有较大增加，产生了明显的增色效应。增色效应是由于DNA碱基与嵌入其间的小分子产生电子相互作用引起的[16-17]。DNA的加入引起配合物荧光强度增加的现象，和已知的一些嵌入试剂在DNA存在时荧光强度增加的现象是一致的[18-19]，由此可初步推测，配合物可能嵌入到DNA碱基对中。

图11 DNA对配合物荧光强度的影响Fig.11 Emission spectra(excited at 425 nm,5 mL NdL2L′Cl solution)

2.3.1.2 配合物对EB-DNA体系荧光强度的影响

溴化乙锭(EB)本身的荧光很弱，但嵌入DNA双螺旋结构后荧光强度显著增强。如果在EB-DNA体系中加入的有机小分子M也能与DNA发生类似于EB的嵌入作用，这个小分子就会与EB竞争同DNA的结合位点，使EB-DNA体系的荧光强度减弱。一般认为当EB-DNA体系的荧光强度减弱50%，且cM/cDNA＜100时，M与DNA发生了类似于EB的嵌入作用[20-21]。NdL2L′Cl配合物对EB-DNA体系荧光强度影响的结果如图10所示，在不同量的配合物存在下，EB-DNA体系的最大发射波长没有发生移动，其荧光强度随(cNd/cDNA)的比值R的增大而减小(EB-DNA体系的荧光强度减弱至50%时，cNd/cDNA=12.5)，结果见图12。这就说明配合物发生了类似于EB的嵌入作用。

图12 NdL2L′Cl对EB-DNA体系荧光强度的影响Fig.12 Emission spectra(excited at 425 nm,5 mLsolution)

2.3.1.3 EB 对 NdL2L′Cl-DNA 体系荧光强度的影响

为了进一步考察配合物与DNA的作用方式，在 NdL2L′Cl-DNA(c配合物/cDNA=2.5)体系中加入了 EB，结果如图13所示。当加入EB时，发现配合物-DNA体系的荧光强度随EB的增加而下降。而在600 nm处出现了EB-DNA体系的荧光发射峰，峰强度随着EB浓度的增加而迅速增大。加入EB使得NdL2L′Cl-DNA体系荧光强度降低，说明EB分子可能取代了NdL2L′Cl-DNA体系中部分配合物分子，形成EBDNA复合物体系，导致了NdL2L′Cl-DNA体系荧光强度的降低和标志EB-DNA新体系形成的新峰的出现。EB能使配合物-DNA体系在470 nm处的荧光产生猝灭现象，而且猝灭程度随EB浓度的增加而加大，由此推断，配合物与DNA的作用方式与EB与DNA作用方式应该是相似的，均为嵌入方式[22]。

图13 EB对NdL2L′Cl-DNA体系荧光强度的影响Fig.13 Emission spectra(excited at 425 nm,5 mL solution)

2.3.2 配合物与DNA作用的紫外光谱

DNA 溶液 (4×10-4mol·L-1)、NdL2L′Cl(4×10-4mol·L-1) 溶液、DNA-NdL2L′Cl体系的紫外光谱如图14所示。NdL2L′Cl在350 nm处有吸收峰，DNA在260～280 nm处有吸收峰，当在DNA溶液中加入NdL2L′Cl配合物时，DNA 在 260～280 nm 处的吸收峰的强度明显降低，而且出现了一定的红移现象。减色效应和红移现象说明配合物确实与DNA发生了相互作用而引起了配合物或DNA紫外光谱的变化。因为在紫外吸收光谱中所反映的减色效应是由于DNA的碱基与嵌入其间的有机小分子产生的相互作用而引起的[16,23]，而有机小分子与DNA相互作用程度的大小与小分子距DNA碱基对之间的距离的三次方成反比[23]，较大的减色效应意味着配合物与DNA碱基对之间的距离小，所以小分子就容易嵌入到DNA碱基对中[24]。因此在配合物或DNA的紫外吸收图谱上的减色效应以及红移或紫移现象说明了配合物与DNA之间的作用可能是嵌入式的，可初步推断NdL2L′Cl嵌入到DNA碱基对中。破坏了芳环的堆积作用，使得DNA分子的局部结构发生变化，影响了细胞中DNA分子的复制，使得配合物对肿瘤细胞有一定的抑制作用。

图14 DNA-NdL2L′Cl体系紫外光谱图Fig.14 UV spectra of(a)DNA,(b)DNA-NdL2L′Cl,(c)NdL2L′Cl

2.3.3 EB和配合物对DNA粘度的影响

为进一步确定配合物与DNA的作用方式，用乌贝路德粘度计在20℃测定了DNA在EB、NdL2L′Cl配合物存在时的粘度变化，结果列于表4。

表4 DNA相对粘度(ηr)的变化Table 4 Variation of the relative viscosity of DNA

由表4可以看出，DNA的相对粘度随着EB和配合物NdL2L′Cl浓度的增加而增大，说明配合物NdL2L′Cl与DNA的作用方式确实类似于EB与DNA的作用方式，为嵌入式[25]。这和NdL2L′Cl配合物与EB竞争结合DNA的荧光法试验结果是一致的。

3 结 论

本文用稀土离子(Nd3+、Eu3+、La3+、Sc3+)的硝酸盐、具有一定抗肿瘤作用的全反式维甲酸和营养物质L-精氨酸盐酸盐合成了4种稀土配合物，推测其化学组成为 RE(ATRA)2(L-Arg)Cl·nH2O，其结构可能为：

抗肿瘤实验表明，在一定的浓度范围内，配合物的抗肿瘤活性优于金属硝酸盐、配体全反式维甲酸和L-精氨酸盐酸盐，当配合物浓度为1 mmol·L-1时，ScL2L′Cl配合物对3种肿瘤细胞的抑制最强，抑制率在80%以上，其它3种配合物的抑制率超过60%，说明ScL2L′Cl配合物有较大的潜在药物使用价值。

通过研究配合物与DNA的相互作用方式，初步说明配合物分子嵌入DNA碱基对之间，是配合物具有抗肿瘤活性的原因之一。

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