[00144149]多金属氧酸盐生物医用材料的合成及生物活性的研究

一、课题来源、背景 多金属氧酸盐（简称POM）是一种独特的金属-氧簇化合物,具有不可比拟的结构多样性和性质优越性。特别是由于其结构的多样性、可修饰性和物理化学性质的可调变性以及在催化、药物、磁学及材料科学等领域的潜在应用而倍受关注。 近年来,POM因其自身良好的抗癌、抗病毒、抗肿瘤活性以及其结构上的独特的无以匹敌的可修饰能力使其成为生物医用材料中最有发展潜力的候选人。因此,合成结构新颖的POM生物医用材料并研究其生物活性始终是POM领域的一个热点研究方向。 二、研究目的、意义 在之前已有的研究基础上,我们将目前的研究目标致力于结构新颖的POM的合成上,再利用POM强大的可修饰能力,进一步合成具有抗癌、抗病毒、抗肿瘤活性或可用于光热治疗、生物标记等方面的新型功能的生物医用材料。这种新型多金属氧酸盐生物医用材料的研究有着巨大的潜在医用价值以及广泛的医用前景。 三、主要论点、论据 多金属氧酸盐（POM）有着丰富多样的、可再修饰的结构,纳米级的尺寸,高的电荷密度,氧化-还原可逆性。正是由于POM具备如此丰富的卓越性能,所以,设计各种不同结构的POM修饰的复合材料,往往会产生令人意想不到的、其它材料无法替代的、无以匹敌的强大功能性。这些性质已在催化、医药、光学、磁学、电化学、材料科学等各种研究领域都有所体现。 在众多种结构的POM中,Keggin结构的POM在抗癌、抗病毒、抗肿瘤方面的性质表现得尤为突出,不仅如此,这种结构的POM还有如下特点： 1、合成步骤少、合成方法简单、无环境污染; 2、氧化还原可逆; 3、可以同时做还原剂、稳定剂和配位剂 ; 4、负电荷高,空间位阻大,稳定效果好; 5、配位能力强,可再修饰,获得新型功能材料。 正因为Keggin结构的POM具备以上的众多优势,所以我们将研究目标聚焦在制备新型Keggin结构的POM,并将所合成的POM用于修饰纳米材料以获得具有某种生物活性或医疗功能的新型功能材料上。 四、创新点 1、本课题有以下六个创新点： 1)合成了一种Keggin型双钴取代的二聚钨硅酸盐Na5K7[{β-SiCo2W10O36（OH）2（H2O）}2] · 39.5H2O,并研究了其对两种肿瘤细胞（肝癌细胞系SMMC－7721和卵巢癌细胞系SK－OV－3）的体外抗肿瘤活性。 研究亮点： 1)该POM表现出了对两种肿瘤细胞高效的抑制活性; 2)钴的配位增强了该POM的抗瘤活性; 3)钴离子和POM很可能有协同作用。 2、合成了四种含钛的POM并对比研究了该四种杂多酸的抗肿瘤活性。研究结果表明,四种钛多酸均对肝癌细胞H22和肉瘤细胞S180有抑制能力,并且其抑制活性依赖于该化合物的氧化能力和含钛量。 研究亮点： 1)杂多酸的抗肿瘤活性是随其杂多阴离子的氧化能力的增强而增强的; 2)杂多酸的抑瘤活性也受钛含量的影响,钛含量越高,抑瘤活性越强; 3)对于相同结构的钨锗酸盐和钨锑酸盐来说,钨锗酸盐的抑瘤活性更强。 3、合成了一种含钴的Krebs型锑钨酸盐Na10[Sb2W20Co2O70（H2O）6]·34H2O并研究了其对两种人体肿瘤结胞系（肝癌细胞系SMMC－7721和卵巢癌细胞系SK－OV－3）的体外抗肿瘤活性。该研究亮点体现在,所合成的含钴锑钨酸盐表现出了很好的抑瘤能力,并且其抑瘤率明显高于同浓度下的其母体[SbW9]的抑瘤率,说明过渡金属钴的配位增强了锑钨酸盐的抗肿瘤活性;在锑钨酸盐母体和钴两方面的协同作用下,该POM表现出了更强的抑瘤效果。 4、合成了一种高钴锑钨酸盐Na10[Co4（H2O）10（B-β-SbW9O33）2]2·36H2O。研究亮点为,该化合物含两个[B-β-SbW9O33]单元,中间夹心四个钴离子,形成了一个四钴夹心的二聚结构。根据我们之前的研究,钴对杂多酸的抗肿瘤活性有协同作用,能增强杂多酸的抑瘤活性,钴的含量越高,活性越好,因此,该高钴化合物很有可能会表现出更好的生物活性。 5、合成了一种新的含铀的钨硅酸盐A－β－Na14[Na2（UO2）2（SiW9O34）2]·43H2O并研究了其结构和荧光性质。研究亮点：该化合物表现出了典型的固态铀铣化合物在室温下的激发光谱特征;该化合物的合成将铀成功的夹心在杂多酸中,为存储和分离放射性废物,以及将放射性物质再利用、减少放射性危害提供了一种可能的方法。 6、合成了一种Keggin型三钴夹心的锑钨酸盐Na9[{Na（H2O）2}3{Co（H2O）}3 （α-B-SbW9O33）2]·28H2O,并研究了该POM对两种肝癌细胞系（SMMC－7721和HepG2）和一种卵巢癌细胞系（SK－OV－3）的体外抗肿瘤活性。研究亮点：发现所合成的POM对肝癌细胞HepG2的抑瘤效果十分显著,并且对正常体系胞的L02的毒性非常低。 五、社会效益 本课题研究发现,含钴、含钛的POM在抗癌、抗病毒、抗肿瘤活性应用方面表现得尤其突出,所合成的几种POM均表现出了对肿瘤细胞的高效抑制活性,有着巨大的潜在医用价值,具有广泛的潜在应用领域,其应用前景十分可观,因此,本课题具有很好的学术研究价值。 六、成果公报内容： 本课题成果以发表科研论文的形成完成,共发表科研论文6篇,其中SCI检索两篇,EI检索一篇,ISTP检索一篇,核心两篇： 1、Synthesis, Crystal Structure and Antitumor Activities of the Dimeric Silicotungstate Containing cobalt: Na5K7[{β-SiCo2W10O36（OH）2（H2O）}2] · 39.5H2O 2、4种含钛的多金属氧酸盐的合成及抗肿瘤活性研究 3、Krebs型锑钨酸盐Na10[Sb2W20Co2O70（H2O）6]·34H2O的合成结构及抗肿瘤活性研究 4、Tetra-cobalt-substituted Dimeric Tungstoantimonate Na10[Co4（H2O）10（B-β-SbW9O33）2]?36H2O 5、Synthesis, Crystal Structure and Photoluminescent Properties of a New Uranium-containing Silicotungstate 6、Synthesis, Crystal Structure and Antitumor Activities of a New Cobalt-containing Tungstoantimonate Na9[{Na（H2O）2}3{Co（H2O）}3 （α-B-SbW9O33）2]·28H2O