配位化合物在醫(yī)藥領(lǐng)域的研究與應(yīng)用*

王超飛，鄒淑君

黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150000

配位化合物簡稱配合物，在以前被叫做絡(luò)合物，其由一定數(shù)量能夠給出孤對電子的離子或分子（配體）和可以接受孤對電子的原子或離子（中心原子）以配位鍵結(jié)合形成。由價鍵理論可知，中心原子提供空軌道接受配體提供的孤對電子對來形成配位鍵，從而形成配位化合物。配合物的合成能增強或降低配合物內(nèi)某種成分的活性，且某些配合物具有很強的穩(wěn)定性、優(yōu)良的光學(xué)性質(zhì)、生理功能、無或弱毒性和強水溶性等特點讓其在醫(yī)學(xué)和藥學(xué)領(lǐng)域上的應(yīng)用十分廣泛。隨著科研人員對配合物在醫(yī)藥未知領(lǐng)域的不斷開發(fā)和利用，配合物在醫(yī)學(xué)和藥學(xué)上將起著更大的作用，更好地造福人類。

1 配合物在醫(yī)學(xué)檢驗方面的研究與應(yīng)用

醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)是臨床醫(yī)學(xué)中一門具有十分重要地位和意義的綜合性學(xué)科。近些年，醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)的發(fā)展非常迅速，在醫(yī)學(xué)方面起著很大的作用，為醫(yī)生對患者的診斷、治療監(jiān)測以及后期發(fā)展的探析提供了大量有助于分析的資料。由于某些配合物的光學(xué)性質(zhì)好，常作為熒光探針或發(fā)揮熒光探針的作用被廣泛應(yīng)用在有關(guān)醫(yī)學(xué)檢驗的技術(shù)中，因稀土配合物有長的熒光壽命、大的斯托克斯（Stokes）位移和尖銳的熒光發(fā)射峰等優(yōu)良的光學(xué)性質(zhì)，所以在時間分辨熒光分析技術(shù)中常作為探針［1］。在電致化學(xué)發(fā)光分析中，很多金屬有機配位化合物都可產(chǎn)生電致化學(xué)發(fā)光［2］。磷光金屬配合物有發(fā)射峰窄、Stokes 位移大和量子產(chǎn)率高等好的光物理性質(zhì)，結(jié)合時間分辨技術(shù)可更好地成像［3］。

磷光成像是以氧對磷光具有猝滅作用為基礎(chǔ)，在氧存在的情況下，通過檢測磷光探針分子壽命和發(fā)光強度的改變，將人體內(nèi)氧分布的情況以圖像的方式進行表示的一種技術(shù)，可應(yīng)用于腫瘤的診斷。鈀-卟啉等金屬配合物是使用頻率高的磷光探針。在使用磷光成像技術(shù)診斷腫瘤時，氧會導(dǎo)致鈀-卟啉等金屬配合物磷光探針的發(fā)光強度降低，磷光壽命減短，且在人體所發(fā)現(xiàn)的氧分壓范圍內(nèi)，氧對鈀-卟啉等金屬配合物磷光探針的猝滅是十分有效的。在惡性腫瘤的生長過程中，腫瘤缺氧微環(huán)境的形成會導(dǎo)致腫瘤區(qū)域的氧濃度低于健康區(qū)域［4］，這樣健康區(qū)域?qū)︹Z-卟啉等金屬配合物探針的猝滅程度高于腫瘤區(qū)域，兩區(qū)域的鈀-卟啉等金屬配合物磷光探針的發(fā)光強度和壽命就會有很大不同，利用這種不同就可形成磷光成像來診斷腫瘤［5］。

NO 具有多種生理功能，在免疫、神經(jīng)、呼吸、心血管和內(nèi)分泌等系統(tǒng)中發(fā)揮著很大的作用。因此機體內(nèi)NO的檢測對于疾病的預(yù)防和治療有著非常大的幫助［6］，趙勇等［7］制備的2-（2-羥基苯基）-1H-苯并咪唑銅（Ⅱ）配合物具有能和NO 反應(yīng)、專一性強、熒光穩(wěn)定和毒性低等優(yōu)點，可作為熒光探針，用于NO 的檢測和熒光成像。在核磁共振成像技術(shù)中，二乙三胺五乙酸合釓用作核磁共振造影劑能夠提高核磁共振成像的診斷作用［8］。人血清蛋白具有清除自由基、維持血漿膠體滲透壓和作為運輸載體等作用，且在肝病科、胸和腦外科和重癥監(jiān)護等方面有所應(yīng)用，所以測量人血清總蛋白的含量在醫(yī)學(xué)上具有十分重要的意義。臨床上經(jīng)常用雙縮脲法來測量人血清總蛋白的含量［9］。李卓等［10］對偶氮氯膦Ⅰ進行改良研發(fā)出偶氮氯膦Ⅰ-鐵（Ⅲ）配合物，可以作為光譜探針用來測定人血清總蛋白的含量，檢測的準確性和雙縮脲法基本一樣。

2 配合物在某些疾病產(chǎn)生機制上的研究與應(yīng)用

生命所必需的微量金屬元素，金屬酶以及機體內(nèi)很多其他蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)都以配合物的形式存在［11-12］，它們在生物體內(nèi)都有著重要的生理功能，依據(jù)著生理功能在機體的生命活動中發(fā)揮著重要的作用。當它們?nèi)狈r會引起機體紊亂，相對應(yīng)的生理功能就會發(fā)生異常而致使疾病的發(fā)生，對人體的健康造成影響。因此，對于它們的檢測和研究能讓我們更好地了解發(fā)病的機理和如何防治疾病。

胰島素是含鋅蛋白質(zhì)。缺乏胰島素可導(dǎo)致糖尿病的發(fā)生、增加糖尿病患者患上阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s dis?ease，AD）的概率和加重AD 患者的病情。AD 的病理特征主要有腦內(nèi)出現(xiàn)老年斑和神經(jīng)細胞內(nèi)出現(xiàn)神經(jīng)原纖維纏結(jié)。王旭［14］制備胰島素缺乏型糖尿病的AD模型方法是將鏈脲佐菌素注射進阿爾茲海默癥轉(zhuǎn)基因小鼠模型（APP/PS1 轉(zhuǎn)基因小鼠）中，對APP/PS1 和胰島素缺乏型糖尿病APP/PS1 這兩種轉(zhuǎn)基因小鼠進行實驗，結(jié)果表明胰島素缺乏會使小鼠學(xué)習(xí)記憶能力發(fā)生問題、腦內(nèi)Tau 蛋白異常磷酸化導(dǎo)致神經(jīng)細胞內(nèi)出現(xiàn)神經(jīng)原纖維纏結(jié)和腦內(nèi)β-淀粉樣蛋白（β-amyloid，Aβ）沉積導(dǎo)致老年斑增多等不利的因素出現(xiàn)，使小鼠AD 的病情變得更加嚴重。進一步實驗發(fā)現(xiàn)胰島素缺乏會導(dǎo)致小鼠腦內(nèi)胰島素受體蛋白活性降低和糖原合成激酶-3 與c-jun 氨基末端激酶蛋白活性增強，使腦內(nèi)胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)功能發(fā)生異常，導(dǎo)致腦內(nèi)老年斑增多和腦內(nèi)tau 蛋白過度磷酸化。小鼠實驗結(jié)果表明胰島素缺乏會使AD病人的病情變得更加嚴重。

在生活中我們經(jīng)?？梢钥吹綑C體缺乏某些配合物而導(dǎo)致疾病發(fā)生的實例。一氧化氮合酶作為催化酶，使精氨酸生成NO［14］。當一氧化氮合酶無法合成就會導(dǎo)致體內(nèi)NO的量減少，從而引發(fā)有關(guān)心血管、呼吸、神經(jīng)和內(nèi)分泌等系統(tǒng)的疾病。碳酸酐酶是一組含鋅元素的金屬酶，有碳酸酐酶I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和V 等多種同工酶，它們有多種生理功能在機體內(nèi)，當它們中的某一個缺乏時就可能會導(dǎo)致相關(guān)疾病的發(fā)生。碳酸酐酶Ⅱ缺乏時，會導(dǎo)致腎功能障礙和骨骼吸收困難等疾病的發(fā)生［15］。細胞色素C氧化酶是一種銅酶，也是一種多亞基的呼吸鏈復(fù)合酶，在機體的能量代謝中有著很大的作用，當DNA突變使亞基缺失和裝配錯誤等情況出現(xiàn)時，會誘發(fā)線粒體肌病和導(dǎo)致生長抑制，使人體的健康受到影響［16］。

3 配合物作為藥物的研究與應(yīng)用

由中藥配位化學(xué)學(xué)說可知，相比于有機成分和微量金屬元素，中藥的有效化學(xué)成分更可能是有機成分和微量金屬元素所合成的配合物。因配合物有配合平衡的性質(zhì)，故配合物有有機成分或微量金屬離子的活性，又因為有機成分和微量金屬離子二者間存在協(xié)同或拮抗的作用，所以有機成分或微量金屬離子的活性得到增強或減弱［17］。而配合物增強有機成分或微量金屬離子作用的原理在藥學(xué)領(lǐng)域上得到了充分的應(yīng)用，比如，抗癌藥、抗炎藥、抗氧化劑等藥物的研發(fā)。除此之外，由配合物本身所擁有的一些性質(zhì)來分析了其在解毒藥物方面的研究與應(yīng)用。

3.1 配合物在免疫藥物方面的研究與應(yīng)用

黃芩甙是中藥黃芩的主要有效成分之一，可調(diào)節(jié)機體的免疫功能。黃芩甙鋅配合物是由黃芩甙當配體和鋅離子為中心原子所合成。舒榮華等［18］為了探究小鼠免疫功能受黃芩甙鋅配合物的影響，分別用黃芩甙和黃芩甙鋅配合物對不同昆明種小鼠進行處理，實驗結(jié)果表明黃芩甙鋅配合物對紅細胞和非特異性這兩個免疫系統(tǒng)都有增強效果，而且增強效果優(yōu)于單獨使用配體黃芩甙。因黃芩甙的作用，巨噬細胞的吞噬功能和細胞C3b 受體的活性都得到增強，且血清中溶菌酶的含量也得到提高，但效果都低于黃芩甙鋅配合物。可以看出黃芩甙鋅配合物對免疫功能的增強效果比配體黃芩甙要強。

茶多酚是茶葉中多基酚類化合物的一個總稱，對機體的免疫力有增強作用［19］。表沒食子兒茶素沒食子酸酯是茶多酚的主要成分之一，可調(diào)節(jié)機體的免疫力。錢丹丹等［20］發(fā)現(xiàn)表沒食子兒茶素沒食子酸酯鋅配合物可增強老年小鼠的免疫功能，有成為免疫增強劑的可能。以肝組織、血清中丙二醛的含量和血清中腦過氧化氫酶、超氧化物歧化酶等酶的活性這兩個原則的變化為標準來評判機體抗氧化能力的改變，從而判斷表沒食子兒茶素沒食子酸酯鋅配合物對免疫功能的作用。結(jié)果是表沒食子兒茶素沒食子酸酯鋅配合物降低丙二醛的含量和增強超氧化物歧化酶和過氧化氫酶的活性，減少了體內(nèi)過多的自由基對機體的損傷，從而使機體的免疫力得到增強。

3.2 配合物在抗癌方面的研究與應(yīng)用

腫瘤有良性和惡性兩種類型，其中惡性的腫瘤是科研人員的主要研究對象，對人體的危害很大，稱為癌癥。癌癥是現(xiàn)代社會的致命殺手之一，我國癌癥的發(fā)病率越來越高，以年均3%～5%的速度遞增［21］，對很多人的生活造成影響。對此，有無數(shù)的科研人員夜以繼日地研發(fā)具有抗癌作用的藥物以求減少因癌癥的死亡人數(shù)。近年來，配合物類藥物成為抗癌藥物研發(fā)的重要方向之一，科研人員也在這個方向上發(fā)現(xiàn)了很多具有抗癌作用的配合物，如釩、鍺、釕、銠、鈦、銅和銀等元素的絡(luò)合物［22］。

齊曉宇［23］用不同濃度新型金屬銅絡(luò)合物（N-Cu）溶液對人宮頸癌細胞（Hela）進行處理，再分別采用幾種方法確認N-Cu 對Hela 細胞的作用效果及機制：先通過MTT法檢測Hela 細胞增殖受N-Cu 的影響，再用流式細胞術(shù)PI染色法結(jié)合軟件計算的方法計算細胞周期各時相的DNA百分率來確認N-Cu作用于Hela細胞的細胞周期的哪個時相，后用Annexin V-FITC 染色法結(jié)合碘化丙啶來辨別凋亡不同時期的Hela 細胞。結(jié)果證明N-Cu 對Hela 細胞有拮抗作用。N-Cu 對Hela 細胞作用后，會發(fā)現(xiàn)細胞周期發(fā)生了變化，阻滯癌細胞從G0/G1 期進入到S 期，從而使G0/G1 期細胞增多和S 期細胞減少，最后致使細胞凋亡，使N-Cu有抑制Hela 細胞的作用。也有可能是N-Cu 與DNA 結(jié)合造成Hela細胞損害而發(fā)揮抗癌的作用。

草烏中多糖對腫瘤有抑制的生物活性。張茜等［24］先從草烏中提取到粗制多糖，后進行純化得到精品多糖，和氯化銅反應(yīng)制取草烏多糖銅（Ⅱ）配合物，通過MTT法檢測草烏多糖銅（Ⅱ）配合物對結(jié)腸癌細胞、乳腺癌細胞和人肝癌細胞的生物活性，發(fā)現(xiàn)草烏多糖銅（Ⅱ）配合物對它們都有抑制的活性。宋路路等［25］合成優(yōu)呫噸酮銅（Ⅱ）配合物，對宮頸癌細胞、食管鱗癌細胞和胃癌細胞等3 種癌細胞進行實驗處理，用MTT法檢測優(yōu)呫噸酮銅（Ⅱ）配合物抑制腫瘤細胞的活性，結(jié)果表明優(yōu)呫噸酮銅（Ⅱ）配合物具有抗癌的作用，且作用效果強于優(yōu)呫噸酮。奧沙利鉑是一種應(yīng)用很多的癌癥化療藥物，主要應(yīng)用于治療結(jié)直腸癌和其他胃腸癌［26］。

3.3 配合物在抗炎方面的研究與應(yīng)用

適度的炎癥反應(yīng)有利于機體，在機體的防御反應(yīng)中起著很大的作用，但過度的炎癥反應(yīng)對機體是有害的，會導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生，給人們的生活增加很多的困擾，而抗炎藥能降低或消除因過度炎癥反應(yīng)所帶來的不好影響。

阿司匹林（aspirin, Asp）是一種非甾體類抗炎藥，也是一種非選擇性環(huán)氧合酶（cyclooxygenase，COX）抑制藥，有解熱、鎮(zhèn)痛和抗炎等功效，是三大經(jīng)典藥物之一。Asp 的作用機制：對花生四烯酸代謝過程中的COX 進行抑制，使其活性降低，從而使由COX控制合成的前列腺素合成減少而產(chǎn)生抗炎的活性；COX-1 和COX-2 是同工酶，COX-1存在于血管、腎和胃等中，它控制合成的前列腺素在血管收縮、血小板聚集、腎功能、胃黏膜血流和胃液分泌等調(diào)節(jié)中都發(fā)揮著作用，而COX-2參與致炎前列腺素的合成。阿司匹林銅（Ⅱ）是由Asp 和二價銅離子所形成的配合物，抗炎活性比Asp 更強，且能改善由Asp 所誘發(fā)的有關(guān)胃腸道不良反應(yīng)［27］。云宇［28］用阿司匹林銅（Ⅱ）對炎癥模型進行實驗發(fā)現(xiàn)阿司匹林銅（Ⅱ）具有抗炎的活性，且比Asp 強，然后用不同濃度的Asp 和阿司匹林銅（Ⅱ）溶液對COX-1 抑制模型（用人臍靜脈內(nèi)皮細胞ECV304 構(gòu)建）和COX-2 抑制模型（用脂多糖激活的巨噬細胞構(gòu)建）進行實驗來檢測COX-1 和COX-2 的活性，結(jié)果表明阿司匹林銅（Ⅱ）對COX-2 的選擇性很高，是Asp的7 倍多。阿司匹林銅（Ⅱ）具有比Asp 更弱的不良反應(yīng)和更好的抗炎效果的原因是對COX-2 有更高的選擇抑制，也就是加大了對COX-2 的抑制和降低了對COX-1 的抑制。盧向東等［29］用阿司匹林銅（Ⅱ）共治療80 例關(guān)節(jié)炎，得出阿司匹林銅（Ⅱ）抗炎和鎮(zhèn)痛效果很好且作用強于Asp的結(jié)論。

弓亞國等［30］制備了3 種雜化型鈷一氧化碳釋放分子，通過體外抗炎實驗了解到它們具有抗炎的作用，雜化型鈷一氧化碳釋放分子釋放CO 抑制NO 和亞硝酸鹽的合成來起到抗炎的作用。史巧霞等［31］通過甲苯致炎耳殼腫脹法證明黃芩苷釔和黃芩苷鈰等黃芩苷金屬配合物有抗炎的活性；徐桂清等［32］通過腹腔毛細血管通透性和小鼠耳腫脹這兩個實驗發(fā)現(xiàn)5 種稀土（La、Ce、Nd、Sm、Gd）-雙氯酚酸配合物具有比雙氯酚酸鈉更強的抗炎活性。

3.4 配合物在抗氧化方面的研究與應(yīng)用

適度水平的活性氧有益于機體，但過多的活性氧會通過氧化應(yīng)激反應(yīng)對機體造成傷害，引發(fā)相關(guān)的疾病?？捎每寡趸瘎┻M行治療。按照來源分，抗氧化劑有內(nèi)源性和外源性兩種類型。有研究證明外源性抗氧化劑能夠清除機體內(nèi)過多的自由基和治療因自由基過多而引起的多種疾病。這一方向給科研人員研究具有抗氧化性的物質(zhì)提供幫助。

槲皮素-鉻（Ⅲ）絡(luò)合物是一種抗氧化活性物質(zhì)，其抗氧化活性比維生素E 分子要強和抗氧化的機理是電子伴隨質(zhì)子轉(zhuǎn)移和氫原子轉(zhuǎn)移這兩個機理的相結(jié)合。孫少芳由二苯代苦味酰肼（DPPH）自由基清除實驗確認了槲皮素-鉻（Ⅲ）絡(luò)合物對自由基有清除的作用，有強抗氧化活性且優(yōu)于強抗氧化劑維生素E，再通過槲皮素-鉻（Ⅲ）離子絡(luò)合物在氣相中O-H基鍵裂焓值和電離勢分析它的抗氧化機理，得出了上面所述相同的抗氧機理。最后，做自旋密度及最高分子占據(jù)軌道分析來進一步確認前面實驗所得到的結(jié)論，驗證結(jié)果一致?？蔀殚纹に?鉻（Ⅲ）絡(luò)合物成為抗氧化劑提供理論依據(jù)［33］。

俞梅蘭［34］用槲皮素和三氯化鉻反應(yīng)生成槲皮素鉻配合物，通過多種方法的測定，結(jié)果表明槲皮素鉻配合物的抗氧化活性要優(yōu)于槲皮素。槲皮素鉻配合物具有抗氧化的活性是因為其包含著槲皮素的抗氧化活性部分酚羥基，且槲皮素鉻配合物的合成讓清除自由基后的中間體穩(wěn)定性得以增強使中間體不易分解產(chǎn)生自由基，從而增強槲皮素鉻配合物抗氧化的活性；白藜蘆醇有抗氧化的作用。Dias等［35］制備白藜蘆醇鋁（Ⅲ）和白藜蘆醇鋅（Ⅱ）等金屬配合物，由DPPH 自由基清除實驗比較白藜蘆醇和兩種金屬配合物抗氧化能力的大小，結(jié)果表明白藜蘆醇鋁（Ⅲ）和白藜蘆醇鋅（Ⅱ）配合物的抗氧化作用都比白藜蘆醇要強；張曼等［36］先進行平貝母多糖的提取和脫蛋白，再和三氯化鐵反應(yīng)得到平貝母多糖鐵（Ⅲ）配合物，后通過體外抗氧化活性的測定發(fā)現(xiàn)它有抗氧化的作用。

3.5 配合物在解毒方面的研究與應(yīng)用

人體內(nèi)金屬或類金屬元素的濃度過高，就會出現(xiàn)毒性，導(dǎo)致中毒?？捎煤瓦^量元素相對應(yīng)的螯合劑與過量元素反應(yīng)生成配合物排出體外使元素濃度降低而達到解毒的目的，這里所用的螯合劑是解毒劑中的金屬絡(luò)合劑。此類解毒劑有3 個重要的性質(zhì)：（1）生成的配合物易溶于水從而易于從體內(nèi)排出，不過也有一部分生成的配合物不易溶于水和長時間地存在于機體中但對機體無毒性。（2）選擇性要高，以免除去對人體有益的離子而對人體造成損傷。（3）生成配合物的穩(wěn)定性要強，這樣在體內(nèi)不易被其他離子所取代，使元素的濃度又重新變高［37］。

有人在無機砷中毒后，用2，3-二巰基丁二酸與砷形成螯合物進行治療，治療結(jié)果顯示，尿中砷排除量增加和血液砷的濃度降低［38］；二巰丁二鈉和二巰丙磺鈉也可應(yīng)用于砷中毒的解救且可以減輕砷的致畸作用［39］；機體內(nèi)鉛元素濃度過高導(dǎo)致中毒時，可用依地酸二鈉鈣進行解救；汞濃度過高導(dǎo)致中毒時，可用二巰基丙磺酸鈉進行救治［40］。

4 結(jié)語

配合物的應(yīng)用研究在很多領(lǐng)域中都有，本研究只分析了配合物在醫(yī)藥學(xué)方面的某些研究與應(yīng)用實例，為醫(yī)藥領(lǐng)域的初學(xué)者了解配合物在本專業(yè)方向上的研究與應(yīng)用提供一定參考。相信在科研人員的不斷努力下，配合物在醫(yī)藥領(lǐng)域中的研究及應(yīng)用將會有大量的新成果出現(xiàn)，更好地造福人類。