基于抗肿瘤芳基钌配合物分子与DNA嵌合作用的电化学生物传感器研究

In recent years, ruthenium arene complexes have been attracted more and more attention as promising metal-base antitumor drugs because of their broad-spectrum antitumor activity and less toxicity in comparison with other inorganic antitumor drugs. These antitumor drugs work by targeting DNA in the cell or nucleus. The investigation of DNA-drugs interactions in physiological conditions is therefore of paramount importance but continues to be a challenge. Herein we develop a new strategy for investigating the interactions between DNA and ruthenium arene complexes. We study the assembling condition, surface morphology based on the findings that the DNA duplexes with specified structure were rationally assembled on the surface of gold electrode. Furthermore, we systematically study the intercalation and structural characteristics between DNA and ruthenium arene complexes. The DNA-modified gold electrode was employed as electrochemical biosensors to investigate the electrochemical response for ruthenium arene complexes in phosphate buffer solution by using anthraquinone-2-sulfonic acid as redox-active probe. The influence of DNA-drugs interactions on the charge transmission performance of DNA is analyzed to elucidate the relationship between their structures and properties. This novel, simple and fast in situ detection scheme of the interactions between DNA and the ruthenium arene complexes are explored.

在人们利用无机药物对抗肿瘤的研究历程中，芳基钌配合物以其优良的抗肿瘤活性以及广谱、低毒的特点，被认为是一种非常有应用前景的抗肿瘤药物而受到人们广泛关注。由于这些配合物分子是通过与DNA的相互作用而产生抗肿瘤活性，因此，这种DNA/药物分子的相互作用体系引起了来自不同领域的科学家的广泛兴趣。在本课题的工作中，我们利用特定结构的DNA双螺旋在金电极表面进行有序组装，研究其组装条件与表面形貌；研究芳基钌配合物分子与DNA的嵌合作用及结构特征。将DNA修饰的金电极作为电化学生物传感器，以蒽醌-2-磺酸为电化学氧化还原探针，在磷酸盐缓冲溶液中测定芳基钌配合物分子的电化学响应信号。分析由于芳基钌配合物与DNA的相互作用对DNA本征的电荷传输性能的影响以及由此导致的电化学信号的变化，研究其构效关系。探索设计与制备简便、快速的DNA/芳基钌配合物分子相互作用体系的研究平台。

在人们利用无机药物对抗肿瘤的研究历程中，芳基钌配合物以其优良的抗肿瘤活性以及广谱、低毒的特点，被认为是一种非常有应用前景的抗肿瘤药物而受到人们广泛关注。由于这些配合物分子是通过与DNA的相互作用而产生抗肿瘤活性，因此，这种DNA/药物分子的相互作用体系引起了来自不同领域的科学家的广泛兴趣。本课题选择具有良好抗肿瘤活性的氨基硫脲、类姜黄素配体的芳基钌配合物作为研究对象，控制配体的不同配位模式，合成得到一系列新型结构的芳基钌配合物，并筛选出一批具有优良细胞抑制活性的配合物分子。利用荧光光谱法建立了一种CdTe量子点检测芳基钌配合物和ctDNA的简单、高效的荧光“OFF-ON”传感器。在实验条件下，芳基钌配合物能与CdTe量子点表面发生键合产生光致电子转移（PET）现象导致电子从CdTe量子点转移至钌抗癌药物，从而猝灭CdTe量子点的荧光使荧光传感器处于“OFF”的状态。当加入ctDNA后，由于钌抗癌药物离开CdTe量子点表面与双螺旋结构的DNA进行结合，使得CdTe量子点的荧光强度得以恢复。CdTe量子点-芳基钌配合物体系的荧光猝灭主要依赖钌抗癌药物浓度变化。之后又对CdTe量子点荧光“OFF-ON”传感器的反应机制进行了研究。这种简单，灵敏的方法在研究药物分子与DNA相互作用方面显示了更大的潜能。