酪氨酸-钴配合物的合成及性能

吉燕华, 杨清泉, 郭奇峰, 陈金林, 张卓成, 李 昊, 曾治君,1b*

(1. 江西中医药大学 a. 中医基础理论分化发展研究中心； b. 江西省中医病因学重点实验室，江西 南昌 330004)

氨基酸是蛋白质的基本构成单位，含有氨基和羧基，作为构成人体最基本的物质之一，对机体有着重要作用，因此，在医疗领域特别重视氨基酸的价值。在临床上，主要用于制备复方氨基酸输液，维持患者的营养，在现代临床医学中占据着重要的地位[1-3]。同时，一些氨基酸因其特定的生理功能，对肝病[4]、消化道疾病[5-6]以及心血管疾病[7]等都有着较好的疗效。

酪氨酸是人体非必需氨基酸，可以促进黑色素的生成[8]、用于营养增补剂、缓解抑郁症[9-10]等。而酪氨酸可合成更复杂的分子，具有一定的抗肿瘤活性。Vasconcelos等[11]通过超声化学反应合成了Tyr-Tyr二肽，发现部分二肽对低浓度白血病细胞有活性，降低了其生存能力，但对非肿瘤细胞无活性，说明其对肿瘤细胞有特异性的细胞毒性。

钴是一种过渡金属，可用于蓄电池、催化剂[12]等，又因其具有一定的韧性、抗腐蚀性[13]，是心血管支架等植入体的关键原料之一[14]。钴同时也是维生素B12的组成部分，在医学上，钴也有着一定的抗肿瘤活性[15]，但钴本身有着一定的毒性，对人体的健康有影响[16]。钴与氨基酸形成的配合物在减小钴元素的毒性的同时，还能提高抗肿瘤活性[15]。鉴于氨基酸配合物的特点，本文以酪氨酸和乙酸钴四水为原料合成酪氨酸-钴配合物，其结构经IR、 TG、 SEM和EDS确证，通过CCK-8比色法测定了配合物对肺癌细胞(A549)的抗肿瘤活性。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Quant 250FEG型扫描电子显微镜与透射电子显微镜；ESXTAR6000 TG-DTA型热重分析仪；Nicolet iS5型红外光谱仪。

所用试剂均为分析纯。

1.2 合成

称取D-酪氨酸0.3 mmol和四水合乙酸钴0.1 mmol 于溶解于10 mL无水乙醇中，室温下搅拌15 min后密封置于160 ℃的烘箱中反应24 h，在逐渐降至室温。反应完毕后，依次用水，乙醇洗涤3次，置于60 ℃恒温干燥箱内干燥后得褐色粉末状酪氨酸钴配合物。

1.3 体外细胞毒性检测

使用标准的CCK-8分析程序将处于对数生长期的癌细胞置于96孔微分析培养板(每孔10000个细胞)中，在温度37 ℃、 5%CO2的条件下的细胞培养箱中培养过夜。定量称取配合物后溶解稀释，分别配成浓度为1.41、 2.81、 5.63、 11.25、 22.50、 45.00和90.00 μg·mL-1的溶液。设置对照组和调零组。在37 ℃， 5%CO2中孵育48 h。孵育完成后，将上液吸去，避光条件下加入新配制检测液(90%培养液和10%CCK-8试剂)。2 h后，用450 nm波长的酶标仪测量每个孔的光密度，所有实验数据重复3次后取平均值。

2 结果与讨论

2.1 表征分析

(1) SEM

将样品置于玛瑙研钵中研磨，待成粉末后喷金30 s，并置于扫描电镜下观察。图1为扫描电镜SEM图片。观察图1中a、 b和c可以发现，样品有固定的几何形状(球形)，并且大小均匀。

图1样品的SEM照片

(2) IR

图2为酪氨酸和合成配合物的IR谱图。从图2配合物与酪氨酸的曲线可以看到，配合物的红外光谱在1900～1650 cm-1处峰减弱，表明酪氨酸形成了配合物，限制了键的自由振动。在3300～2500 cm-1处峰消失，表明酪氨酸羧基中的氢氧键在形成配合物时断裂。对比图2中酪氨酸与配合物在1598 cm-1处的吸收峰，可发现配合物在此处的吸收峰强度降低，因此推测金属离子钴与羧基发生配位降低了键强度；对比1250 cm-1处的峰可知碳氮单键强度减弱，由此推测金属离子钴与酪氨酸中的羧基和氨基发生了配位[17]。

ν/cm-1

(3) 元素分析

借助电镜能谱分析，得到配合物的元素含量分布(图3)。 a为配合物扫描电镜图，b为各元素在配合物中的总体分布情况，c为碳元素分布，d为氧元素分布，e为钴元素分布，f为氮元素分布。由此看出所合成的配合物中有C、 N、 O和Co等元素。

表1 配合物对A549细胞抑制率

图3 配合物的元素分布

(4) TG

从图4可以看出，钴(Ⅱ)配合物经历了两个阶段的分解。第一个分解阶段(25～100 ℃)，估计重量损失7.1% ，可能是由于消除了一个水分子。且失水温度不高，推测水以吸附的形式存在[18]。第二个分解阶段(200～450 ℃)， TG曲线发生剧烈变化，是由氨基酸配合物骨架断裂、分解引起的[19]。最终TG曲线区域平缓，剩余重量为28.6%，分解产物为钴的氧化物。

Temperature/℃

结合IR认为，钴离子与酪氨酸中的羧基和氨基发生配位，可以确定配合物中酪氨酸与钴配合物的摩尔比为1/1，根据TG曲线中第一阶段的失重比，得到分子式为C9H9NO2·Co·H2O。

2.2 抗肿瘤活性

表1是配合物在浓度为1.41、 2.81、 5.63、 11.25、 22.50、 45.00和90.00 μg·mL-1时对A549的抑制率。由表1可以看出，总体趋势上，随着配合物浓度的增加，配合物的抗肿瘤活性也随之增加。在检测浓度范围内，配合物对A549的抑制率整体呈上升趋势，在浓度为90 μg·mL-1时，抑制率达到25.19%。因此，可以得出目标配合物对人肺癌A549细胞株有一定的活性。

以酪氨酸为有机配体合成了新型二价钴配合物，利用细胞生长抑制实验(CCK-8法)对A549细胞株进行抗癌活性检测。初步体外活性评价结果表明，该配合物对肺癌A549细胞株有一定的抗肿瘤活性。