稀土配位化合物在医药领域应用概述(1)

都是资料啊

第28卷第2期稀　　土Vol.28,No.2

2007年4月ChineseRareEarthsApril2007

稀土配位化合物在医药领域应用概述

杨　华

(包头师范学院化学学院,内蒙古　包头　014030)

　　摘　要:从稀土配位化合物在临床诊断中的具体应用以及用作药物等方面,对稀土配位化合物在医药领域应用进行了概述。

关键词:稀土;配位化合物;医药

中图分类号:O614.33;O641.4　　　文献标识码:A　　　文章编号:1004-0277(2007)02-0095-04

　　人们长期以来关注稀土在医学领域中的应用。20世纪60年代以来,陆续发现稀土化合物具有一系列特殊的药效作用,我国从20世纪70年代开始了这方面的研究。稀土元素独特的电子结构决定了它具有特殊的光、电、磁等特性,而通过稀土离子与配体的相互作用,又可以在很大程度上改变、修饰和增强这些特性,因而稀土配位化学的研究为特殊性能的分子设计提供了广阔的前景。稀土配位化合物除了在药物上的应用外,还用于医学中治疗及诊断。　　　　

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高核磁共振成像质量的一个努力方向。作为核磁共振成像造影剂的顺磁性化合物进入人体后,可以缩短局部组织质子的驰豫时间,增强信号强度及对比度,特别是有些化合物能选择性地集中在某些组织中,从而能探测出其中微小病变部位。

原则上讲,凡是有不成对电子的金属离子如

3+2+2+2+3+

Fe,Fe,Cu,Co,Gd等,由它们组成的化合物都具有增强核磁共振信号强度的作用,目前对

Gd3+的化合物研究得最多,且已经进入了临床应用。

顺磁性配合物作为核磁共振成像造影剂是基于图像强度对组织中被测核驰豫时间的依赖关系,在成像的数据采样过程中,每次脉冲发射快速重复,所以纵向驰豫时间短的核,由于沿Z轴的静态磁化强度恢复得快,其图像强度一般比纵向驰豫时间长的核要大。相反,自施一自施驰豫时间短的核由于相位分散得快,横向磁化强度易于相互抵消,通常信号强度较低。在应用造影剂的情况下,顺磁物质的主要作用是能够大幅度地缩短纵向驰豫时间,而对本来就很短的自施一自施驰豫时间无明显影响,从而使观察信号增强。有研究数据表明,由钆与蛋白质或其它生物大分子结合后,纵向驰豫时间明显增大,在小分子配体中以Gd-DTPA为最好,这是目前甲葡胺Gd-DTPA已经商品化并用于临床的依据。

通常将由人体内的水分子所产生的顺磁驰豫分为内层驰豫和外层驰豫。在核磁共振成像造影剂的分子设计中,为了保证配合物在体内的稳定性,也为

1　稀土配合物在医疗诊断中的应用

1.1　MRI用成像反差增进剂—磁性的应用

钆在周期表中是含有未成对电子最多的一种元素,它是理想的顺磁物质。如果选择适当的配体与钆形成配合物,可使其作为核磁共振成像反差增进剂。

作为一种医疗诊断手段的核磁共振成像(MRI),已成为当前医疗界的一种诊断新技术并得到迅速的发展。核磁共振成像是基于检测生物组织中水分子的质子的核磁共振信号的一种方法,信号的强弱取决于组织所含水的浓度及水分子中质子的核磁共振驰豫时间。为获得清晰的图像,正常组织与病变组织的图像之间必须有足够的反差,顺磁分子的引入能显著地改变其邻近分子的核磁共振驰豫时间。若病变组织中与正常组织顺磁物质的积聚浓度不同,便可获得较大的反差。

研究含顺磁物质的核磁共振成像造影试剂是提

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),,

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了尽量减少内层驰豫的贡献,常常选用多齿配体,使总驰豫中外层驰豫的贡献占主导作用[2]。

满足了驰豫率高、物理化学性质稳定、对靶组织有选择性、体内化学活性低、无毒、易排出体外等条件即可作为理想的核磁共振成像反差增进剂。比较钆离子和其它顺磁性金属离子对驰豫的促进效果,在众多的顺磁性金属离子中,钆离子效果特别好,如选择适当的配体,使钆的配合物具有化学稳定性高,可被靶组织选择性吸收的特点,那么这种配合物就是一种理想的核磁共振成像反差增进剂。研究得最多的配体是二乙三胺五乙酸(DTPA),它与钆所形成的配合物已成功应用于临床。这种配合物使毒性降至最低且排泄迅速,80%以上在三小时内排出体外。另外该配合物的稳定常数高达10,所以在生物体内几乎不可能形成游离的钆离子[3]。研究工作中人们还发现某些氮杂环多羧酸配体能与钆形成稳定性更高的配合物,在体内也能被靶组织选择性吸收。

镧系元素的金属杂冠醚配合物在核磁共振成像领域有应用前景,对15-MC-5的修饰,如接上氨基酸的Gd(15-MC-5)的驰豫能力要比Gd(DTPA)和Gd(DOTA)的强。Gd(NO3)3[15-MCCuⅡN(PiC)-5]有一个大的平面蝶形结构,对溶液中的分子的再取向速率产生作用,再取向速率和配位水分子的数量对驰豫速率有影响,测定了它在水中的驰豫速率,与[Gd(H2O)9]长。

1.2　TRFIA-光学性质的应用

某些稀土离子(Eu3+、Tb3+等)具有在可见光区发光的通道,若选择适当的有机配体形成配合物,而其中的配体可将某一定波长的入射光吸收、贮存,转换或传递给中心离子,使配合物发出荧光,它们发出的荧光兼有稀土离子发光强度高、颜色纯正和有机发光化合物所需激发能量低、荧光效率高的优点。它体现了稀土离子的基本性质在配体的作用下可以得到增强和修饰。

Eu的螯合物具有荧光衰减时间长的特征,在免疫分析法领域,用作荧光示踪剂取得了很好的效果。其中的放射免疫分析法(RIA),因该方法性能好,灵敏度高,操作简便而被广泛应用于医学、药学、生物化学等领域。但是,因为使用放射性物质,所以在废物处理和操作上存在问题。需要寻求可替代的方法。而时间分辨荧光免疫分析(TRFIA)是受到医3+

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3+

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3+

在TRFIA法中,选用合适的螯合剂与Eu3+、Tb等稀土离子形成配合物,来增强荧光强度。这时稀土离子的发光经过如下过程:配体吸收能量;向稀土离子的能量传递;稀土离子发光。使用的配体需吸光度高,必须能产生能量传递。因此人们认为 -二酮类的化合物作为配体最有效。例如,2-萘三氟代酮等已被使用[3]。

在TRFIA法中,Eu、Tb等稀土离子的配合物与抗体(抗原)实现化学键结合,以其作为发光标记物,用以识别生物分子的结构、检测其数量及变化。荧光测量的实际对象是发光稀土配合物,也就是用稀土离子标记抗体(抗原)。通过时间分辨荧光分析技术测量稀土离子的荧光强度,由于荧光强度与所含抗体(抗原)的浓度成比例,从而可计算出测试样品中抗体(抗原)的浓度。

在TRFIA法中选用的配体是某种具有双重功能的螯合剂,它含有可与蛋白质等生物分子的-NH2稳定结合的官能团,同时还具有能与稀土离子配位的基团,保证稀土离子能牢固地键合到抗体(抗原)上而不致影响标记抗体(抗原)的免疫活性。这样的双功能螯合剂的结构是在一种螯合剂分子中引入了一个官能团(该官能团能与免疫组织共价结合),如氨基苯-EDTA、异硫氰酸苯基-EDTA、1-(p-苯二氮)-EDTA等,这些化合物通过EDTA一端与稀土离子配位,利用另一端与蛋白质中的酪氨酸、组氨酸残基键合,当免疫反应完成后,加入可使稀土离子发光强度显著提高的荧光增效液中(其中含有能与稀土离子形成强发光配合物的有机配体),在增效液中通过调整pH值使稀土离子从免疫反应复合物中离解出来,与增效液中的有机配体形成一个新的高光效配合物,然后用时间分辨方法进行荧光强度的测量。有些双功能螯合剂(如4,7-双(氯磺基苯)-1,10二氮杂菲-2,9 …… 此处隐藏：6937字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……