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氧钒配合物是非常重要的一类高价过渡金属配合物，具有抗肿瘤、抗细菌、抗真菌、抗病毒、抗寄生虫、催化剂、降低高脂血症和高血压以及胰岛素增强作用等多种生物活性。近年来的研究表明，氧钒配合物作用于肿瘤细胞的IC50（μM范围）低，而且具有促细胞凋亡和抗增殖作用。因此，深入研究此类配合物的抗肿瘤特性及其机制具有重要的意义，其研究结果可为进一步的临床应用提供重要的实验基础。在该类化合物的抗肿瘤作用机制方面，虽然已经提出了几种途径，以阐述氧钒配合物对肿瘤细胞周期的抑制和诱导细胞凋亡的机制，但其真正的机理仍未完全清楚。为了进一步了解氧钒配合物的生物活性及其作用机理，本文设计、合成了一系列含1,10-菲罗啉衍生物配体的新型氧钒(IV)配合物，并通过相关生物实验对其抗肿瘤活性和机制进行较深入的探讨。本文的主要研究工作如下：
1.设计合成了以吡哆醛缩氨基硫脲类席夫碱为主配体，1,10-菲罗啉为辅助配体的四种新型氧钒(IV)配合物，即[VO(Hthpy)(phen)](1)、[VO(Hpthpy)(phen)](2)、[VO(Hmthpy)(phen)](3)和[VO(Hethpy)(phen)](4)。以元素分析、UV-Vis、IR、ESI-MS和核磁共振等方法表征其结构。
2.设计合成了以邻羟基苯乙酮缩氨基硫脲类席夫碱为主配体，1,10-菲罗啉为辅助配体的三种新型氧钒(IV)配合物，即[VO(HoHAT)(phen)](5)、[VO(HoHMT)(phen)](6)和[VO(HoHET)(phen)](7)。以元素分析、UV-Vis、IR、ESI-MS和核磁共振等方法表征其结构。
3.设计合成了以吡哆醛异烟酰腙席夫碱为主配体，1,10-菲罗啉并咪唑衍生物为辅助配体的三种新型氧钒(IV)配合物，即[VO(PIH)(FPIP)](8)、[VO(PIH)(ClPIP)](9)和[VO(PIH)(OHPIP)](10)。以元素分析、UV-Vis、IR、ESI-MS和核磁共振等方法表征其结构。
4.通过UV-Vis光谱滴定、荧光光谱滴定及琼脂糖凝胶电泳实验研究了上述新型配合物与DNA的相互作用。实验证实，这些配合物通过插入结合模式与DNA结合。在生理条件下，均可有效切割质粒DNA，显示出良好的化学核酸酶的活性。采用荧光光谱法测试了它们与BSA的相互作用。结果显示，此类配合物与蛋白质具有良好的结合倾向。
5.通过一系列体外实验，研究了新型配合物的抗肿瘤活性并对它们的抗肿瘤机制进行了探讨。
（1）采用MTT法评估了配合物对肺癌细胞（A549）、宫颈癌细胞（Hela）和肝癌细胞（HepG2）的体外抗肿瘤活性。结果显示，所选癌细胞的生长均受到显着的抑制，新型配合物对肿瘤细胞的抑制率与临床药物顺铂的抑制率相当，部分化合物甚至高于顺铂。
（2）通过AO/EB和Hoechst33342染色实验观察到经配合物作用后的肿瘤细胞表现出明显的凋亡状态。使用流式细胞仪对配合物作用后肿瘤细胞的细胞周期和凋亡进行了测定，结果发现这些配合物可阻滞肿瘤细胞的分裂周期停滞在某个阶段并且能诱导肿瘤细胞发生凋亡。
（3）使用荧光显微镜和流式细胞仪对细胞内的活性氧含量和线粒体膜电位进行定性和定量分析。结果显示，所测配合物均使肿瘤细胞内的活性氧水平显著升高，而线粒体膜电位则显著降低。这些实验结果提示，此类配合物诱导肿瘤细胞凋亡的机制可能是：配合物作用于肿瘤细胞后，使细胞内的活性氧含量增多，造成线粒体膜氧化性损伤以及通透性改变，从而导致了线粒体膜电位的降低，最终引起细胞凋亡。
（4）为了进一步探索此类配合物抗肿瘤活性的作用机制，本文选取了Bax、Bcl-2、C-myc和p57Kip2四种与细胞周期阻滞和细胞凋亡相关的基因作为目标靶点，采用Q-PCR技术从基因水平上进行验证实验。结果显示，所选的配合物能使促凋亡基因Bax和抑癌基因p57Kip2的表达水平显著增高，而抗凋亡基因Bcl-2和C-myc的表达水平降低。
（5）采用WesternBlot技术从分子层面上进行了探究，结果表明：配合物能对Bax和p57Kip2这两种蛋白的表达产生上调作用，对Bcl-2蛋白的表达产生下调作用。
基于上述实验结果，本文证实了此类新型氧钒配合物具有良好的抗肿瘤活性。它们诱导肿瘤细胞凋亡的机制可能为如下途径：氧钒配合物可能是通过ROS介导的线粒体途径诱导肿瘤细胞发生凋亡并抑制肿瘤侵袭。配合物作用肿瘤细胞后，引起细胞内的活性氧增多，从而激活了促凋亡蛋白Bax的表达，同时抑制抗凋亡蛋白Bcl-2的表达，促使线粒体膜上形成离子通道，引起线粒体通透性改变，从而释放出线粒体中的凋亡相关活性物质，最终导致细胞发生凋亡；另一方面，配合物的介入激活了抑癌因子p57Kip2的表达，从而抑制了细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）的功能，使细胞周期停滞于G1期，而不能顺利进入S期，细胞增殖受到抑制，最终达到抑制肿瘤侵袭的作用。
1.设计合成了以吡哆醛缩氨基硫脲类席夫碱为主配体，1,10-菲罗啉为辅助配体的四种新型氧钒(IV)配合物，即[VO(Hthpy)(phen)](1)、[VO(Hpthpy)(phen)](2)、[VO(Hmthpy)(phen)](3)和[VO(Hethpy)(phen)](4)。以元素分析、UV-Vis、IR、ESI-MS和核磁共振等方法表征其结构。
2.设计合成了以邻羟基苯乙酮缩氨基硫脲类席夫碱为主配体，1,10-菲罗啉为辅助配体的三种新型氧钒(IV)配合物，即[VO(HoHAT)(phen)](5)、[VO(HoHMT)(phen)](6)和[VO(HoHET)(phen)](7)。以元素分析、UV-Vis、IR、ESI-MS和核磁共振等方法表征其结构。
3.设计合成了以吡哆醛异烟酰腙席夫碱为主配体，1,10-菲罗啉并咪唑衍生物为辅助配体的三种新型氧钒(IV)配合物，即[VO(PIH)(FPIP)](8)、[VO(PIH)(ClPIP)](9)和[VO(PIH)(OHPIP)](10)。以元素分析、UV-Vis、IR、ESI-MS和核磁共振等方法表征其结构。
4.通过UV-Vis光谱滴定、荧光光谱滴定及琼脂糖凝胶电泳实验研究了上述新型配合物与DNA的相互作用。实验证实，这些配合物通过插入结合模式与DNA结合。在生理条件下，均可有效切割质粒DNA，显示出良好的化学核酸酶的活性。采用荧光光谱法测试了它们与BSA的相互作用。结果显示，此类配合物与蛋白质具有良好的结合倾向。
5.通过一系列体外实验，研究了新型配合物的抗肿瘤活性并对它们的抗肿瘤机制进行了探讨。
（1）采用MTT法评估了配合物对肺癌细胞（A549）、宫颈癌细胞（Hela）和肝癌细胞（HepG2）的体外抗肿瘤活性。结果显示，所选癌细胞的生长均受到显着的抑制，新型配合物对肿瘤细胞的抑制率与临床药物顺铂的抑制率相当，部分化合物甚至高于顺铂。
（2）通过AO/EB和Hoechst33342染色实验观察到经配合物作用后的肿瘤细胞表现出明显的凋亡状态。使用流式细胞仪对配合物作用后肿瘤细胞的细胞周期和凋亡进行了测定，结果发现这些配合物可阻滞肿瘤细胞的分裂周期停滞在某个阶段并且能诱导肿瘤细胞发生凋亡。
（3）使用荧光显微镜和流式细胞仪对细胞内的活性氧含量和线粒体膜电位进行定性和定量分析。结果显示，所测配合物均使肿瘤细胞内的活性氧水平显著升高，而线粒体膜电位则显著降低。这些实验结果提示，此类配合物诱导肿瘤细胞凋亡的机制可能是：配合物作用于肿瘤细胞后，使细胞内的活性氧含量增多，造成线粒体膜氧化性损伤以及通透性改变，从而导致了线粒体膜电位的降低，最终引起细胞凋亡。
（4）为了进一步探索此类配合物抗肿瘤活性的作用机制，本文选取了Bax、Bcl-2、C-myc和p57Kip2四种与细胞周期阻滞和细胞凋亡相关的基因作为目标靶点，采用Q-PCR技术从基因水平上进行验证实验。结果显示，所选的配合物能使促凋亡基因Bax和抑癌基因p57Kip2的表达水平显著增高，而抗凋亡基因Bcl-2和C-myc的表达水平降低。
（5）采用WesternBlot技术从分子层面上进行了探究，结果表明：配合物能对Bax和p57Kip2这两种蛋白的表达产生上调作用，对Bcl-2蛋白的表达产生下调作用。
基于上述实验结果，本文证实了此类新型氧钒配合物具有良好的抗肿瘤活性。它们诱导肿瘤细胞凋亡的机制可能为如下途径：氧钒配合物可能是通过ROS介导的线粒体途径诱导肿瘤细胞发生凋亡并抑制肿瘤侵袭。配合物作用肿瘤细胞后，引起细胞内的活性氧增多，从而激活了促凋亡蛋白Bax的表达，同时抑制抗凋亡蛋白Bcl-2的表达，促使线粒体膜上形成离子通道，引起线粒体通透性改变，从而释放出线粒体中的凋亡相关活性物质，最终导致细胞发生凋亡；另一方面，配合物的介入激活了抑癌因子p57Kip2的表达，从而抑制了细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）的功能，使细胞周期停滞于G1期，而不能顺利进入S期，细胞增殖受到抑制，最终达到抑制肿瘤侵袭的作用。