富勒烯大環(huán)多胺衍生物的合成及對(duì)鈾的促排

何佳恒 劉國(guó)平 張華明 陳琪萍 劉曉清 楊遠(yuǎn)友

富勒烯大環(huán)多胺衍生物的合成及對(duì)鈾的促排

何佳恒1劉國(guó)平1張華明1陳琪萍1劉曉清2楊遠(yuǎn)友2

1（中國(guó)工程物理研究院 核物理與化學(xué)研究所 綿陽(yáng) 621900）
2（四川大學(xué) 原子核科學(xué)技術(shù)研究所 輻射物理及技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 成都 610064）

本工作對(duì)富勒烯進(jìn)行修飾，將cyclen連接在富勒烯上，成功合成了一種潛在的促排化合物——多取代富勒烯大環(huán)多胺衍生物(CB)，運(yùn)用改良寇氏法得到了化合物的半致死劑量，在完成其毒性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立了染鈾的小鼠模型，探究該化合物對(duì)小鼠體內(nèi)鈾的促排效果。結(jié)果表明，多取代富勒烯大環(huán)多胺衍生物的半致死劑量為1.767 mg；CB進(jìn)入小鼠體內(nèi)并不會(huì)改變鈾在小鼠體內(nèi)的分布規(guī)律；與二乙基三胺五乙酸(DTPA)陽(yáng)性對(duì)照組和空白組相比，CB對(duì)小鼠肝臟和骨骼中的鈾有較明顯的促排效果。CB可作為一種潛在的鈾促排化合物。

鈾，富勒烯大環(huán)多胺衍生物，促排劑

隨著核能與核技術(shù)的發(fā)展，放射性物質(zhì)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)和人們的日常生活中，如反應(yīng)堆、輻射育種、醫(yī)學(xué)影像疾病診治等[1?3]。與此同時(shí)，發(fā)生核輻射事故的幾率也逐漸增大[4]。為有效應(yīng)對(duì)并及時(shí)控制核與放射突發(fā)事件，做好核突發(fā)事件的核輻射損傷防護(hù)工作勢(shì)在必行，其中防治內(nèi)照射的根本措施主要是通過(guò)減少吸收和加速放射性核素在體內(nèi)的排除，即尋找合適的核素阻吸劑或促排劑。除體外直接照射外，核輻射的危害更在于放射性物質(zhì)經(jīng)呼吸道、消化道或皮膚進(jìn)入體內(nèi)，當(dāng)核素在體內(nèi)的蓄積量較大時(shí)，將給核從業(yè)人員和公眾造成內(nèi)照射的同時(shí)也帶來(lái)化學(xué)毒性[5?6]。以鈾為代表的工業(yè)錒系核素，具有放射性與重金屬化學(xué)毒性，其潛在的遠(yuǎn)期輻射損傷和急慢性化學(xué)毒性不容忽視[7]。

目前急性鈾中毒都是化學(xué)損傷引起的以急性中毒性腎病為主的全身性疾病。在以往的內(nèi)照射醫(yī)學(xué)防護(hù)實(shí)踐中，對(duì)體內(nèi)污染者的醫(yī)學(xué)處理措施有兩類(lèi)：其一是應(yīng)用相應(yīng)的藥物，以減少放射性核素在進(jìn)入部位的吸收或加速體內(nèi)沉積核素的排出；其二是用局部清洗、灌洗或手術(shù)的方法，除去沉積于某部位的核素[8?11]。但核輻射事故一旦發(fā)生，其實(shí)際情況往往涉及的地域大、人員多、傷情復(fù)雜，后者不能滿(mǎn)足實(shí)際要求。因此，防治內(nèi)照射的根本措施主要是通過(guò)減少吸收和加速放射性核素在體內(nèi)的排除，即尋找合適的核素阻吸劑或促排劑。鑒于UO22+能與體內(nèi)多種無(wú)機(jī)和有機(jī)的配體形成螯合物[12?13]，因此使用含有上述基團(tuán)的化合物，通過(guò)與鈾形成穩(wěn)定螯合物與體內(nèi)的配體競(jìng)爭(zhēng)，最終使鈾由尿液、糞便等排出體外，是解決鈾中毒最可行的辦法，也是目前促排研究最主要的方向。

富勒烯自1985年發(fā)現(xiàn)以來(lái)，其獨(dú)特的形狀和良好的性質(zhì)已經(jīng)廣泛影響到化學(xué)、電子學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)及材料科學(xué)等領(lǐng)域[14]。在化學(xué)方面，富勒烯極易與游離基反應(yīng)，被稱(chēng)為“吸收自由基的海綿”；與此同時(shí)，cyclen (1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷，圖1)中間體也持續(xù)地引起研究人員的興趣，是因它們對(duì)金屬離子具有很強(qiáng)的螯合能力。本項(xiàng)目擬對(duì)富勒烯進(jìn)行修飾，將cyclen連接在富勒烯上，希望在改善富勒烯水溶性的同時(shí)拓展cyclen對(duì)重金屬、鑭系和錒系金屬的螯合，成為一種潛在的促排劑。

圖1 1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷Fig.1 Structure of cyclen.

1 試劑與儀器

富勒烯：阿拉丁試劑有限公司(純度：99.9%)；Boc酸酐及溴乙酸芐酯：愛(ài)斯特醫(yī)藥技術(shù)有限公司(化學(xué)純)；Pd/C：常州陽(yáng)光醫(yī)藥技術(shù)有限公司(鈀含量：3%)；DMF：天津致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司(分析純)，其他試劑均為市售分析純。

U3O8光譜純，西安鼎天化工有限公司；昆明種小白鼠100只，(20±2) g，雌雄各半，四川大學(xué)華西實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。

MUA型微量鈾分析儀，靈敏度為10?11mg·mL?1，北京羽綸科技公司產(chǎn)品；BS210S型電子天平，德國(guó)賽多利斯生產(chǎn)，d=0.1 mg；馬弗爐，北京科偉永興儀器有限公司生產(chǎn)。

標(biāo)準(zhǔn)鈾溶液的制備：參照GB11223.2-89，配制成1 mg·U·mL?1的溶液備用。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1多取代富勒烯大環(huán)多胺衍生物(CB)的合成

圖2為多取代富勒烯大環(huán)多胺衍生物(CB)的合成路線。通過(guò)改良寇氏法計(jì)算配體的LD50值[15]。

圖2 多取代富勒烯大環(huán)多胺衍生物(CB)的合成路線Fig.2 Synthesis route of fullerene macrocyclic derivatives.

2.1.1 N,O,O′-三對(duì)甲苯磺?；p(2-羥乙基)胺(1)的合成

冰浴條件下，將300 mL溶有126 g (0.66 mol)對(duì)甲苯磺酰氯的二氯甲烷溶液滴加到含有21.0 g (0.2 mol)二乙醇胺和100 mL (0.72 mol)三乙胺的反應(yīng)瓶中，控制滴加時(shí)間約3 h，滴加完畢后，室溫反應(yīng)4 h。而后將反應(yīng)物倒入冰水中，分液，水洗3次，有機(jī)相經(jīng)無(wú)水Na2SO4干燥后，過(guò)濾，蒸干濾液得黃色油狀物，經(jīng)甲醇重結(jié)晶后，真空干燥得N,O,O′-三對(duì)甲苯磺?；p(2-羥乙基)胺(1)的白色固體99.7 g，產(chǎn)率88%。

2.1.2 N,N′,N″-三對(duì)甲苯磺酰基二亞乙基三胺(2)的合成

冰浴條件下，同時(shí)將300 mL溶有126 g對(duì)甲苯磺酰氯的丙酮溶液和200 mL溶有91.2g無(wú)水碳酸鉀的水溶液滴加到20.6 g (0.20 mol)二乙烯三胺中，滴加時(shí)間約1.5 h。滴加完畢后，再在室溫條件下攪拌4 h。而后將反應(yīng)物倒入冰水中，然后在攪拌下倒入水中，過(guò)濾，濾餅用甲醇洗滌后抽濾，真空烘干得N,N′,N″-三對(duì)甲苯磺?；喴一?2)的白色固體103.2 g，產(chǎn)率91%。

2.1.3 1,4,7,10-四對(duì)甲苯磺?；?1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷(3)的合成

將34.4 g (0.06 mol)化合物1和34.0 g (0.06 mol) 2和25.0 g無(wú)水碳酸鉀加入到300 mL干燥的DMF中，100°C反應(yīng)3 h。反應(yīng)完畢，冷卻，抽濾得濾液，蒸出大部分DMF至溶液較混濁后，滴入約150mL甲醇洗滌，冷卻，抽濾，濾餅水洗3次，然后烘干得1,4,7,10-四(對(duì)甲苯磺酰基)-1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷(3) 30.1 g，產(chǎn)率63.7%。

2.1.4 1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷(4)的合成

將30.0 g化合物3加入到60 mL濃H2SO4中，加熱待其溶解，而后110°C反應(yīng)48 h。反應(yīng)完畢，在劇烈攪拌下，倒入到200mL無(wú)水乙醇中，攪拌0.5 h，抽濾，濾餅溶于適量水中，用活性碳脫色，加入40 mL濃鹽酸中煮沸，靜置，過(guò)濾得白色固體。將此固體溶于少量水中，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至強(qiáng)堿性，而后用氯仿(熱)萃取多次，濾液經(jīng)無(wú)水硫酸鈉干燥后，蒸除溶劑，干燥得1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷(4)的白色固體2.62 g，產(chǎn)率40%。

2.1.5 N,N′,N″-三叔丁氧甲?；?1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷(5)的合成

化合物4 (5.0 g，29.0 mmol)和三乙胺(12.4 mL，89.3 mmol)溶于二氯甲烷(150 mL)，常溫下緩慢滴加(Boc)2O (17.72 g，81.2 mmol)的二氯甲烷(120 mL)溶液，3 h以?xún)?nèi)滴加完。再于室溫下攪拌24 h。減壓移除溶劑，柱層析(PE:EA=1:1)得N,N′,N″-三叔丁氧甲?；?1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷(5)的白色固體10.50 g，產(chǎn)率76.5 %。1H NMR (400 MHz, CDCl3)：δ = 3.61×10?6(s, 4H)，3.36×10?6(s, 4H)，3.28×10?6(s, 4H)，2.86×10?6(s, 4H)，1.46×10?6(s, 9H)，1.44×10?6(s, 18H)。

2.1.6 化合物(6)的合成

在500 mL反應(yīng)瓶中加入化合物5 (10.74 g，22.8mmol)，K2CO3(7.74 g，55.86 mmol)，KI (9.29g，55.86 mmol)，再加入190 mL乙腈，氯乙腈(2.05 mL，250.80 mmol)，回流反應(yīng)70 h。移去溶劑，加入CH2Cl2，抽濾，除去無(wú)機(jī)鹽。濾液減壓移走溶劑，柱層析(PE:EA=3:2)得化合物(6)的白色固體10.55g，產(chǎn)率91%。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ = 3.82×10?6(s, 2H)，3.47×10?6(s, 4H)，3.37×10?6(s, 8H)，2.83×10?6(s, 4H)，1.46×10?6(s, 9H)，1.44×10?6(s, 18H)。

3.1.7 化合物(7)的合成

在300 mL高壓釜中，將7.15 g化合物6溶于120 mL事先制備的氨氣乙醇飽和溶液中，然后加入0.78g雷尼鎳，置換釜內(nèi)氫氣后充入氫氣至1.5MPa，25 °C下反應(yīng)48 h。反應(yīng)完畢后，濾除催化劑，減壓移除溶劑，干燥得化合物(7)的白色固體6.9 g。產(chǎn)品無(wú)需分離，直接用于下一步反應(yīng)。

2.1.8 化合物(8)的合成

將6.9 g化合物7 (13.4 mmol)和2.8 mL TEA (20mmol)加入到180 mL二氯甲烷中，而后0 °C攪拌條件下，滴加2.5 mL溴乙酸芐酯(16 mmol)的10mL二氯甲烷溶液，滴加完畢，室溫反應(yīng)48 h。反應(yīng)完畢，減壓移走溶劑，然后以乙酸乙酯為洗脫劑，柱層析得化合物(8)的無(wú)色粘稠狀液體3.8 g，產(chǎn)率41.1% (7與8兩步產(chǎn)率）。1H NMR (400 MHz, CDCl3)：δ = 7.29×10?6(s, 5H)，5.10×10?6(s, 2H)，(3.42?3.21)×10?6(m, 14H)，(2.71?2.60)×10?6(m, 8H)，1.40×10?6(s, 9H)，1.37×10?6(s, 18H)；13C NMR (100 MHz, CDCl3)：δ =1.719×10?4，1.559×10?4，1.555×10?4，1.552×10?4，1.355×10?4，1.284×10?4，1.282×10?4，1.282×10?4，7.92×10?5，7.90×10?5，7.77×10?5，7.73×10?5，7.70×10?5，6.63×10?5，5.46×10?5，4.99×10?5，4.78×10?5，4.51×10?5，2.86×10?5，2.84×10?5。

2.1.9 化合物(9)的合成

將3.6 g原料8和1.05 g 3%的Pd/C加入到反應(yīng)瓶中，加入50 mL甲醇，在1.5 MPa H2下室溫反應(yīng)3 h，反應(yīng)后TLC檢測(cè)，原料反應(yīng)完全，抽濾后除去溶劑，得到化合物(9)白色固體2.6 g，產(chǎn)率84%。1H NMR (400 MHz, CDCl3)：δ = (5.49?5.32)×10?6(m, 14H)，(5.07?5.01)×10?6(m, 4H)，2.68×10?6(s, 4H)，1.45×10?6(s, 9H)，1.42×10?6(s, 18H)；13C NMR (100MHz, CDCl3)：δ = 1.701×10?4，1.559×10?4，1.553×10?4，7.97×10?5，7.94×10?5，5.46×10?5，5.39×10?5，5.01×10?5，4.97×10?5，4.77×10?5，4.29×10?5，4.19×10?5，2.86×10?5，2.85×10?5。

2.1.10 化合物(10)的合成

將570 mg化合物9 (1.0 mmol)、720 mg富勒烯(1.0 mmol)、45 mg多聚甲醛(1.2 mmol)加入到200mL甲苯中，而后于110 °C攪拌下反應(yīng)，回流6h。反應(yīng)完畢，減壓移除甲苯，然后進(jìn)行快速柱層析，在獲得單取代產(chǎn)物后，用石油醚/乙酸乙酯(1:1, V/V)為洗脫劑，收集到389 mg黑色固體(多取代產(chǎn)物10)，產(chǎn)率30.3%。

2.1.11 化合物(11)的合成

室溫下將原料10 (90 mg)溶于50 mL的CH2Cl2中，在攪拌的情況下緩慢滴加入CF3COOH (1.5 mL，20.1 mmol)，室溫下反應(yīng)過(guò)夜，并用TLC監(jiān)測(cè)直至反應(yīng)原料完全消失。反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)混合物減壓移除溶劑及其它低沸點(diǎn)雜質(zhì)，得褐色固體多取代富勒烯大環(huán)多胺衍生物92.5 mg。

多取代富勒烯大環(huán)多胺衍生物的1H-NMR (400MHz, DMSO-d6)：δ = 7.92×10?6(broad)，4.75×10?6(s, 4H)，3.53×10?6(s, 2H)，3.29×10?6(s, 4H)，3.16×10?6(s, 4H)，3.06×10?6(s, 6H)，2.91×10?6(s, 4H)；13C NMR (400 MHz, DMSO-d6)：δ = 1.555×10?4，1.459×10?4，1.454×10?4，1.447×10?4，1.426×10?4，1.418×10?4，1.416×10?4，1.414×10?4，1.395×10?4，1.354×10?4，7.21×10?5，6.71×10?5，4.82×10?5，4.43×10?5，4.22×10?5，4.20×10?5。MS：962.3。其1H-NMR(圖3)、13C-NMR(圖4)與其結(jié)構(gòu)相符，表明得到了目標(biāo)產(chǎn)物。

圖3 化合物(11) 1H NMR譜圖(1H NMR, 400 MHz, CDCl3)Fig.3 1H NMR of compound (11) (1H NMR, 400 MHz, CDCl3).

圖4 化合物(11) 13C NMR譜圖(1H NMR, 400 MHz, CDCl3)Fig.4 13C NMR of compound (11) (1H NMR,400 MHz, CDCl3).

2.2動(dòng)物分組與染鈾

將小鼠分為空白組和實(shí)驗(yàn)組，實(shí)驗(yàn)組再隨機(jī)分為2組，其中第1組為DTPA對(duì)照組，第2組為CB實(shí)驗(yàn)組。每組按染鈾后不同時(shí)間處死相應(yīng)分為5個(gè)小組，每小組4只。空白組和實(shí)驗(yàn)組小鼠均通過(guò)尾靜脈注射0.1 mL鈾標(biāo)準(zhǔn)液(1 mg·mL?1)進(jìn)行染鈾。

2.3小鼠體內(nèi)鈾的促排

染毒0.5 h后，第1組每只小鼠尾靜脈注射0.1mL DTPA(濃度為1 mg·mL?1)，第2組小鼠以同樣方式注射0.1 mL CB(濃度為4.6 mg·mL?1)?？瞻捉M小鼠注射相應(yīng)體積的生理鹽水。注射3 h、6 h、12 h、24 h、48 h后依次斷頭處死，取其血、心、肝、脾、肺、腎、肌肉(取大腿兩側(cè)肌肉)、胃、腸、骨骼(取兩側(cè)股骨)、腦等組織和排泄物，并稱(chēng)重。

按照GB11223.2-89的方法處理組織樣品。

(1) 生物樣品的炭化和灰化：將樣品剪成小塊，放在搪瓷盤(pán)中鋪平，在恒溫干燥箱中以105?110 °C烘干，取出樣品并于電爐上炭化至不再冒煙，放入馬弗爐灰化，800?900°C，10?12 h，至灰白色松散灰狀，取出樣品，冷卻至室溫。

(2) 生物樣品的化學(xué)處理：根據(jù)國(guó)標(biāo)GB11223.2-89，往裝有樣品灰的坩堝中加入6 mL 10mol·L?1的HNO3，在約140 °C蒸干，再加入2 mL H2O2，加熱至樣品呈白色松散狀。將組織樣移至50mL燒杯中，加蒸餾水至燒杯中溶液約25 mL，并加入2g過(guò)硫酸鈉于電熱板上加熱，不時(shí)攪拌至氣泡冒盡，固體完全溶解，取下燒杯冷卻至室溫，于電熱板上加熱至氣泡冒盡，固體完全溶解，用NaOH和HNO3調(diào)節(jié)pH值為3?4，定容。

(3) 生物樣品中鈾的測(cè)量：取5 mL待測(cè)液并測(cè)量熒光強(qiáng)度為N0，向樣品中加入0.5 mL的熒光增強(qiáng)劑，充分搖勻，測(cè)量熒光強(qiáng)度為N1，向該溶液中加入0.005 mL的鈾標(biāo)準(zhǔn)液并搖勻，測(cè)得熒光強(qiáng)度為N2。按國(guó)標(biāo)GB11223.2-89中的公式計(jì)算結(jié)果：

式中，C為樣品灰中鈾含量，g·g?1；V3為加入鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液后的體積，mL；V1樣品溶液的總體積，mL；V2為測(cè)量用樣品溶液的體積，mL；C3為鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，g·mL?1；K為測(cè)定時(shí)試樣體積的稀釋的倍數(shù)；B為空白實(shí)驗(yàn)的儀器讀數(shù)(N0、N1、N2)，按式(N1?N0/N2?N1)計(jì)算；m為分析用式樣重量，g；R為方法回收率(記75%)。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示，分析每實(shí)驗(yàn)組小鼠在48 h內(nèi)的鈾代謝，同時(shí)按處死時(shí)間不同，CB實(shí)驗(yàn)組與DTPA、空白組對(duì)比，比較各組小鼠體內(nèi)鈾在各組織的分布和排泄物中鈾的排出，分析新型促排劑CB的促排效果。

3 結(jié)果與討論

3.1多取代富勒烯大環(huán)多胺衍生物(CB)毒性實(shí)驗(yàn)

CB毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表1。

二乙基三胺五乙酸(DTPA)毒性實(shí)驗(yàn)列于表2。CB和DTPA的毒性表明，CB與國(guó)內(nèi)外推薦的廣譜藥DTPA都有一定的毒性，相對(duì)來(lái)說(shuō)，CB的毒性較廣譜促排藥DTPA要小一些，但CB能否作為促排藥物，還需要進(jìn)一步考察它對(duì)放射性核素的促排效果。

表1 多取代富勒烯大環(huán)多胺衍生物(CB)毒性實(shí)驗(yàn)Table 1 Toxicity of fullerene macrocyclic derivatives.

3.2促排化合物對(duì)鈾在小鼠體內(nèi)的代謝與生物分布的影響

由表3，CB實(shí)驗(yàn)組、DTPA組與空白對(duì)照組小鼠體內(nèi)鈾的分布與代謝規(guī)律基本相同，即促排藥物的注入不會(huì)改變鈾在小鼠體內(nèi)的分布和代謝規(guī)律。但同時(shí)可看到，鈾在空白組小鼠周身的分布水平比注射了促排藥物的小鼠略高。

相較而言，CB實(shí)驗(yàn)組小鼠內(nèi)鈾的代謝分布與空白組更趨一致。CB實(shí)驗(yàn)組小鼠中，鈾的主要蓄積器官為骨骼，其次是心、肝、脾、肌肉，在肺、胃、腸及腦中鈾含量較低，接近于甚至就是本底水平。其中3 h前鈾在血液中的含量較高，但很快被清除。腎為鈾主要的代謝器官，腎鈾量在3 h時(shí)即達(dá)到峰值，其后便呈下降趨勢(shì)，6 h后下降最為明顯，24 h后鈾含量下降較為平緩，但仍在降低；骨骼中的鈾在前24 h有一個(gè)蓄積過(guò)程而達(dá)到最大值，之后有略微下降。DTPA對(duì)照組中鈾在小鼠體內(nèi)的分布與實(shí)驗(yàn)組和空白組類(lèi)似，但其腎鈾量的峰值出現(xiàn)在6 h，且骨骼中鈾的蓄積量在6 h即達(dá)到最大值，之后蓄積量有較明顯下降。上述結(jié)果表明，與空白組小鼠對(duì)比，CB的注入并不會(huì)改變鈾在小鼠體內(nèi)的分布與代謝，而與DTPA相比，雖然在各器官中濃集的時(shí)間有差異，但整體分布是相同的，說(shuō)明CB具備了作為新型促排劑進(jìn)行下一步研究的條件。

表2 二乙基三胺五乙酸(DTPA)毒性實(shí)驗(yàn)Table 2 Toxicity of DTPA.

表3 CB、DTPA化合物和對(duì)照組對(duì)鈾在小鼠體內(nèi)代謝與分布的影響Table 3 Effect of CB on metabolism and distribution of uranium in mice.

（續(xù)表3）

DTPA組中鈾在小鼠體內(nèi)的分布與實(shí)驗(yàn)組和空白組類(lèi)似，但其腎鈾量的峰值出現(xiàn)在6 h，并且骨骼中鈾的蓄積量在6 h即達(dá)到最大值，之后蓄積量有較明顯下降。

不論是對(duì)照組還是實(shí)驗(yàn)組，鈾溶液進(jìn)入小鼠體內(nèi)后，血液中的鈾將被迅速代謝。有文獻(xiàn)[16]提出，這是由于鈾在血液中的滯留時(shí)間短，進(jìn)入血液的鈾酰根離子大部分與碳酸鹽、碳酸鈣鹽、抗壞血酸鹽和蛋白質(zhì)形成可溶性化合物，使血液中的鈾在短時(shí)間內(nèi)被清除。對(duì)于鈾主要蓄積在骨骼中，根據(jù)文獻(xiàn)[16]調(diào)研可知，沉積的機(jī)理是鈾與骨骼的無(wú)機(jī)相相互作用。同時(shí)，鈾可參與骨骼鈣化過(guò)程，UO22+與骨骼無(wú)機(jī)相表面Ca2+進(jìn)行交換，進(jìn)而與臨近結(jié)晶表面的兩個(gè)磷酸根離子螯合，使原來(lái)與磷酸根離子締合的兩個(gè)鈣離子從骨骼無(wú)機(jī)表面釋放出來(lái)，進(jìn)而損傷骨骼。

以上結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，螯合劑CA、CB的注入并不會(huì)改變鈾在小鼠體內(nèi)的分布與代謝規(guī)律，小鼠體內(nèi)的鈾主要蓄積在骨骼當(dāng)中，同時(shí)主要通過(guò)腎臟代謝以尿液的形式排出體外。而與DTPA相比，雖然在各器官中濃集的量有差異，但整體分布趨勢(shì)一致，說(shuō)明CA、CB具備了作為新型促排劑進(jìn)行下一步研究的條件。從現(xiàn)有的數(shù)據(jù)可看出，促排劑CA、CB對(duì)全身各組織臟器中的鈾顯現(xiàn)出一定的促排效果，值得進(jìn)一步研究。

3.3富勒烯衍生物CB對(duì)鈾的促排性能分析

CB對(duì)小鼠體內(nèi)鈾的促排結(jié)果列于表4。由表4，鈾通過(guò)尾靜脈注射后，在血液中將以較快的速度清除并降低到較低的水平。其中，CB實(shí)驗(yàn)組和陽(yáng)性對(duì)照DTPA組內(nèi)小鼠的血液中鈾的廓清要明顯快于空白對(duì)照組，在促排藥物注射3 h后，CB實(shí)驗(yàn)組和DTPA對(duì)照組血鈾含量已基本穩(wěn)定，而空白對(duì)照組血鈾含量在6?12 h才顯現(xiàn)出下降趨勢(shì)，血鈾含量下降幅度最大的時(shí)間段為12?24 h。對(duì)肝臟中鈾的蓄積，CB組在12 h達(dá)到蓄積高峰，之后便呈下降趨勢(shì)，但幅度不如DTPA對(duì)照組。

表4 CB對(duì)小鼠體內(nèi)鈾的促排Table 4 Effect of CB on excretion promotion of uranium.

而從表4中還可看到，對(duì)于空白組小鼠，鈾在肝臟中不斷累積的狀態(tài)將持續(xù)到約24 h，到48 h時(shí)仍保持在較高水平，明顯高于注射了促排藥物的動(dòng)物組肝臟中鈾的含量。另從以上數(shù)據(jù)來(lái)看，CB對(duì)腎臟中鈾的促排效果不太理想，除3?6 h有一個(gè)鈾含量的下降趨勢(shì)后便保持在約500 μg·g?1。DTPA對(duì)照組中，24 h時(shí)小鼠腎臟中鈾的含量與12 h相比，降低了86.4%，而空白對(duì)照組雖然在24 h時(shí)有較明顯下降，但之后腎鈾量還是比DTPA組高出較多。從骨骼中鈾含量的數(shù)據(jù)來(lái)看，CB對(duì)骨骼中的鈾有明顯的促排作用，且促排效果明顯優(yōu)于DTPA，而空白對(duì)照組中，鈾將大量蓄積在骨骼內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)化學(xué)方法對(duì)富勒烯進(jìn)行修飾，在富勒烯表面引入含氮雜環(huán)功能基團(tuán)，合成了多取代的富勒烯大環(huán)多胺衍生物(CB)，產(chǎn)物經(jīng)表征其純度大于95%；鈾在小鼠體內(nèi)的代謝分布表明鈾在小鼠體內(nèi)的主要蓄積器官為骨骼，其次是心、肝、脾、肌肉，在肺、胃、腸及腦中鈾含量較低，接近于甚至就是本底水平，其中，3 h前鈾在血液中的含量較高，但很快被清除。腎為鈾主要的代謝器官，腎鈾量在3 h時(shí)即達(dá)到峰值，多取代富勒烯大環(huán)多胺衍生物CB不會(huì)改變鈾在小鼠體內(nèi)的整體分布；通過(guò)考察CB對(duì)染鈾小鼠的促排效果，CB對(duì)小鼠肝臟和骨骼內(nèi)的鈾有較好的促排，效果優(yōu)于醫(yī)學(xué)公認(rèn)的促排藥物DTPA，值得進(jìn)一步的深入研究。

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CLCO615, R811.3

Synthesis of a fullerene macrocyclic derivative and its effect on excretion promotion of uranium

HE Jiaheng1LIU Guoping1ZHANG Huaming1CHEN Qiping1LIU Xiaoqing2YANG Yuanyou2
1(Institute of Nuclear Physics and Chemistry, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China)
2(Key Laboratory of Radiation Physics and Technology of Education Ministry of China,
Institute of Nuclear Science and Technology, Sichuan University, Chengdu 610064, China)

Background:With the development of nuclear technology, radionuclides are widely used in every walk of life, such as reactor, radiation breeding, radiopharmaceutical imaging diagnosis and therapy of disease, etc. While application of radioactive material becomes broader, the possibility of radioactive accident becomes higher.Purpose:In order to effectively treat and timely control the radioactive accident, effective protection therapies are indispensable. Fundamental measure that controls internal exposure is mainly accelerated by reducing absorption and elimination of radionuclides in the body, that is, to look for a suitable suction blocking agent or a radionuclide chelating agent.Methods:We modified fullerenes, and a new chelating agent (fullerene macrocyclic polyamine derivatives, CB) was synthesized via the introduction of Nitrogen-containing Heterocyclic functional perssad onto the surface of fullerene. Improved Karber method was applied, and LD50of the compound was obtained. On the base of toxicity experiment, excretion promotion of CB to uranium was explored through the establishment of a mouse model of infection uranium.Results:The experimental results shown that the median lethal dose of CB was 1.767 mg, and CB could not change the bio-distribution of uranium significantly in mice. CB could reduce the accumulation of uranium in liver and bone in mice obviously, as compared with positive control group Diethylene triamine penlaacetic acid (DTPA) and blank control group.Conclusion:Our analyses suggest that CB possesses the potential chelating agent of U in mice.

Uranium, Fullerene macrocyclic derivatives, Chelating agent

O615，R811.3

10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.120301

國(guó)防基礎(chǔ)項(xiàng)目(B1520110007)資助

何佳恒，女，1976年出生，2007年于四川大學(xué)獲碩士學(xué)位，副研究員，主要從事放射性標(biāo)記藥物研究

2013-08-21，

2013-11-06