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• 癌症是当今世界面临的重大健康挑战^[1]。以顺铂为代表的铂类药物在临床上的成功，极大地推动了金属配合物在医药领域的应用^[2]，然而，其严重的毒副作用和固有耐药性^[3-4]限制了临床疗效。随着抗生素过度使用，耐药菌株日渐增多，使得传统抗生素疗效锐减。此外，癌症患者容易合并细菌感染。在癌症与耐药菌双重威胁的当下，迫切需要开发兼具抗肿瘤和抑菌作用的双功能药物，双功能药物不仅可以应对“肿瘤+耐药菌”双重临床威胁，还可以降低用药负担，减少药物相互作用风险。其中，过渡金属配合物具有独特的氧化还原特性、灵活的配位几何、较低的毒副作用以及多样化的生物活性，引起了人们的兴趣^[5-6]。

  在众多配体中，席夫碱因其合成简便、结构可调，可作为优良配体与多种金属离子配位制备席夫碱金属配合物^[7-8]。同时，亚胺键—C=N—赋予了席夫碱广谱生物活性，在医药领域具有重要研究价值^[9]，席夫碱的过渡金属配合物在抗肿瘤^[10-12]和抑菌^[13]等方面表现出优良的生物活性。水杨醛类席夫碱在抗肿瘤和抑菌领域被广泛关注^[14]，其过渡金属配合物效果更加显著^[15]。近年来，既有抗肿瘤作用又有抑菌活性的水杨醛席夫碱的过渡金属配合物已多有报道。例如，含4-(二乙氨基)水杨醛缩乙二胺双席夫碱的单核铜配合物可以诱导人非小细胞肺癌细胞A549凋亡，其半数抑制浓度(IC₅₀)低至1.2 μmol·L^-1，同时，对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌MRSA具有显著抑制作用，最低抑制浓度(MIC)为2.8 μg·mL^{-1 [16]}；含4-(二乙氨基)水杨醛缩赖氨酸席夫碱的钴配合物在人肝癌细胞SMMC-7721中表现出拓扑异构酶Ⅱ抑制活性，诱导细胞凋亡的IC₅₀为2.5 μmol·L^-1，同时，对临床常见致病菌铜绿假单胞菌有抑制效果，MIC为4.1 μg·mL^{-1 [17-18]}。

  吡啶是一类应用广泛的含氮杂环化合物，具有良好的生理、药理活性^[19]，在药物设计时引入吡啶环通常能提高药物的生化效能和代谢稳定性，增强渗透性^[20]。含吡啶基水杨醛席夫碱可通过其吡啶氮原子、亚胺氮原子和水杨醛酚基氧原子的多齿配位模式，与过渡金属离子形成稳定的配合物，从而优化其生物活性^[21]。综上所述，本研究设计并合成了一系列基于4-(二乙氨基)水杨醛缩2-(2-吡啶基)乙胺席夫碱(HL)配体的过渡金属钴(Ⅲ)、镍(Ⅱ)和铜(Ⅱ)配合物，并系统评价了这些化合物在体外的抗肿瘤活性和抑菌活性。本研究旨在为开发新型高效的多功能过渡金属基药物提供有价值的理论依据和候选化合物。

  1.   实验部分

  1.1   仪器与试剂

  主要仪器包括Bruker Advance 400 MHz核磁共振仪、Bruker SMART APEX CCD X射线单晶衍射仪、Thermo Nicolet iS50傅里叶变换红外光谱分析仪(KBr压片)、Vario EL Ⅲ型全自动元素分析仪、X-6型精密显微熔点测定仪(未校正)、Thermo Fisher酶标仪、奥林巴斯倒置荧光显微镜、U-5100 HITACHI型紫外可见分光光度计、HITACHI F-4600荧光分光光度计、SW-CJ-1D型单人净化工作台、DSX-30L型手提式高压蒸汽灭菌器、Thermo Heratherm IMH100型恒温培养箱。

  主要试剂有无水乙醇、二甲基亚砜(DMSO)、氘代氯仿(CDCl₃)、四氢呋喃、二氯甲烷、无水甲醇、三乙胺等。所用试剂均为分析纯，购买后未进行纯化，直接使用。实验所用水为超纯水。磷酸盐缓冲溶液(PBS)所需试剂购自Beyotime公司，三联溶解液(10%十二烷基硫酸钠SDS，5%异丁醇，0.012 mol·L^-1 HCI购自Biosharp公司。抗肿瘤活性实验所需试剂有胰酶细胞消化液(0.25%胰酶，Beyotime公司)、胎牛血清(LONSERA)、MTT试剂(Biosharp)、青霉素(100 U·mL^-1，Gibco)、RPMI-1640培养基(Gibco)、DMEM培养基(Gibco)。人卵巢癌细胞A2780、人非小细胞肺癌细胞A549和人三阴乳腺癌细胞MDA-MB-231由中国科学院细胞库提供。革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌(S. aureus)、革兰氏阴性菌大肠杆菌(E. coli)和白色念珠菌(C. albicans)由皖南医科大学微生物与免疫教研室提供。

  1.2   合成

  1.2.1   配体HL的合成

  称取4-(二乙氨基)水杨醛(5 mmol，0.966 g)，并量取2-(2-吡啶基)乙胺(5 mmol，0.598 mL)，置于250 mL三颈烧瓶中，加入一定量无水乙醇，60 ℃反应8 h，呈棕褐色澄清液体，停止反应。除去多余溶剂，得到油状产物。通过硅胶柱层析(展开剂：V_石油醚∶V_乙酸乙酯=4∶1，含1%三乙胺)快速洗脱分离，减压旋干溶剂，得棕褐色固体，即席夫碱配体HL。合成路线见Scheme 1。产率：71%，熔点：52.1~52.3 ℃。¹H NMR(400 MHz，CDCl₃)：δ 9.51(s，1H，OH)，8.59~8.58(m，1H，ArH)，7.91(s，1H，NH)，7.62(td，J=7.7，1.8 Hz，1H，ArH)，7.21(q，J=7.8 Hz，2H，ArH)，6.94(ddd，J=7.5，4.9，0.9 Hz，1H，ArH)，6.13(dd，J=8.8，2.4 Hz，1H，ArH)，6.08(d，J=2.4 Hz，1H，CH=N)，3.92(q，J=6.5 Hz，2H，CH₂)，3.38(q，J=7.1 Hz，4H，N(CH₂)₂)，3.16(t，J=6.9 Hz，2H，CH₂)，1.19(t，J=7.1 Hz，6H，(CH₃)₂)(图S1，Supporting information)。¹³C NMR(101 MHz，CDCl₃)：δ 166.3(CH=N)，163.1，159.1，151.6，149.4，136.4，132.9, 123.8, 121.5, 108.2，102.9，98.3(ArC)，56.5(CH₂)，44.5(CH₂), 39.8(CH₂), 12.7(CH₃)(图S2)。IR(KBr，cm^-1)：3 005(—CH₃)，2 966(—CH₂—)，1 616(—C=N—)，1 590，1 564，1 521(—C=C—)，1 457(—CH₂—)，1 432(m), 1 378(s), 1 357(m)，1 245(m)，1 191(m)，1 134 (w)，1 095(s)，1 068(w)，824(s)，789(s)。

  Scheme 1

  

  Scheme 1.  Synthetic route of salicylaldehyde Schiff base (HL) bearing a pyridyl group

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  1.2.2   含吡啶基水杨醛席夫碱过渡金属配合物1~3的合成

  称取含吡啶基水杨醛席夫碱(0.149 g，0.50 mmol)，加入2 mL二氯甲烷溶解；再称取0.25 mmol的六水合氯化钴，加入2 mL无水甲醇溶解。先将含吡啶基水杨醛席夫碱溶液转移到试管中，沿试管壁缓慢加入少量三乙胺后，再沿试管壁缓慢加入金属盐溶液，室温静置几天后有晶体析出，得暗红色晶体1，即含吡啶基水杨醛席夫碱钴配合物[Co(L)₂]Cl (1)(产率：62%)。采用与1相似的合成方法，分别获得墨绿色晶体[Ni(L)₂(CH₃OH)₂] (2)(含吡啶基水杨醛席夫碱镍配合物，产率：47%)和亮黄色针状晶体[Cu(L)₂] (3)(含吡啶基水杨醛席夫碱铜配合物，产率：70%)。其合成路线如Scheme 2所示。

  Scheme 2

  

  Scheme 2.  Synthetic route of complexes 1-3

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  配合物1的熔点：172.8~173.5 ℃。元素分析(C₃₆H₄₄CoN₆O₂Cl)计算值(%)：C 62.92；H 6.45；N 12.23；实验值(%)：C 63.15；H 6.70；N 11.85。IR(KBr，cm^-1)：3 420(w)，2 970(w)，2 928(w)，1 593(w)，1 514(w), 1 479(w), 1 350(s), 1 139(m), 1 078(w)，764(m)。

  配合物2的熔点：189.1~190.0 ℃。元素分析(C₃₆H₄₄NiN₆O₂·2CH₃OH)计算值(%)：C 63.78；H 7.33；N 11.74；实验值(%)：C 64.24；H 7.01；N 11.34。IR(KBr，cm^-1)：3 420(w)，2 968(w)，2 927(w)，1 598(w)，1 507(w), 1 479(w), 1 350(s), 1 137(m), 1 075(w)，764(m)。

  配合物3的熔点：169.3~170.4 ℃。元素分析(C₃₆H₄₄CuN₆O₂·0.2CH₃OH)计算值(%)：C 65.47；H 6.84；N 12.62；实验值(%)：C 65.16；H 6.57；N 12.76。IR(KBr，cm^-1)：3 429(w)，3 053(w)，2 951(w)，2 360(w)，1 653(w)，1 616(w)，1 540(w)，1 506(w)，1 457(w)，1 440(w)，1 417(w)，1 369(w)，1 343(w)，1 313(w)，1 258(w)，1 197(w)，1 096(w)，965(w)，829(w)，739(w)。

  1.3   过渡金属配合物1~3的晶体结构测定

  选取大小适合的配合物1(0.23 mm×0.22 mm×0.21 mm)、2(0.26 mm×0.23 mm×0.22 mm)和3(0.23 mm×0.22 mm×0.21 mm)的单晶，用Bruker SMART CCD衍射仪进行单晶X射线衍射测定并收集衍射数据。衍射仪采用石墨单色Mo Kα射线(λ=0.071 073 nm)，使用θ-ω扫描技术，用Lp因子校正全部强度数据。晶体结构应用SHELXTL-5.10程序、采用重原子法解析，经多轮Fourier变换后得到全部非氢原子坐标参数，用理论加氢法获得有机物的氢原子坐标，水分子的氢原子通过差值Fourier合成得到，对所有非氢原子经全矩阵最小二乘法修正各向异性温度因子。采用SHELXL-2016/6程序完成精修，确定配合物结构。配合物的晶体学数据见表 1。

  表 1

  

  表 1  配合物1~3的晶体学数据

  Table 1.  Crystallographic data for complexes 1-3

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  Parameter	1	2	3
  Empirical formula	C36H44CoN6O2Cl	C36H44NiN6O2(CH3OH)2	C36H44CuN6O2
  Formula weight	687.15	715.56	656.33
  Temperature / K	293.15	293.15	293.15
  Crystal system	Monoclinic	Monoclinic	Monoclinic
  Space group	C12/c1	C12/c1	P21/c
  a / nm	2.516 0(4)	1.737(5)	0.656 1(2)
  b / nm	1.098 42(14)	1.309(3)	1.976 9(7)
  c / nm	1.61 07(3)	1.874(7)	1.304 2(4)
  β / (°)	121.542(3)	110.37(5)	100.272(5)
  Volume / nm3	3.793 6(10)	3.995(21)	1.664 5(10)
  Z	4	4	2
  Dc / (g·cm-3)	1.203	1.190	1.310
  μ / mm-1	0.560	0.529	0.697
  F(000)	1448	720	694
  θ range / (°)	1.899-27.398	2.319-21.621	1.892-27.425
  Reflection collected	21 457	16 068	19 414
  Independent reflection	4 301	3 481	3 792
  Observed reflection [I > 2σ(I)]	3 420	1 870	2 482
  Rint	0.040 1	0.174 9	0.074 2
  Goodness-of-fit on F 2	1.045	0.993	1.023
  R1, wR2 [I > 2σ(I)]	0.047 4, 0.092 8	0.085 0, 0.315 1	0.048 2, 0.108 2
  R1, wR2 (all data)	0.035 6, 0.098 8	0.155 6, 0.233 0	0.084 7, 0.122 2
  Largest diff. peak and hole / (e·nm-3)	304 and -218	542 and -960	238 and -463

  1.4   细胞毒性测试

  将对数生长期细胞消化、离心后收集，培养基重悬后，在96孔板中以每孔5×10³个进行铺板，细胞在24 h贴壁后，各组加入配体HL及配合物1~3，将不同浓度(0、0.5、1、2、4、8、16、32、64 μmol·L^-1)的化合物，分别加入实验组细胞中，DMSO最终浓度小于1%，每个浓度设6个复孔；同时另设顺铂阳性对照组，给药后孵化24 h，每孔加入MTT试剂(5 g·L^-1)10 μL，避光孵化3~4 h后，每孔加入100 μL的裂解液，使用酶标仪在490 nm下测定光密度(OD)，计算细胞存活率R：R=OD_Test/OD_Control×100%，经GraphPad Prism分析处理，计算出半数抑制浓度IC₅₀。

  1.5   细胞刮板测试

  将对数生长期细胞消化、离心后收集，培养基重悬后，在6孔板中以每孔5×10⁴个进行铺板，细胞在24 h贴壁后，用细胞刮进行刮板处理，画出一条直线，使得直线范围内无细胞，在显微镜下观察，进行拍照(做空白对照)，加入配合物1，设置浓度为0、2、4、8、16、32 μmol·L^-1，待药物作用24 h后，在显微镜下观察相同划线处，有无细胞生长，并进行拍照。

  1.6   抑菌实验

  用纸片扩散法分别测定HL及其配合物1~3对S. aureus、E. coli和C. albicans的抑菌作用。配制LB固体培养基、MH固体培养基和沙氏培养基。待培养基冷却凝固后，在无菌工作台中采用划线法将E. coli、S. aureus、C. albicans分别接种在LB固体培养基、MH固体培养基、沙氏培养基上。将直径为6 mm的已灭菌滤纸片分别浸泡在浓度为0.05、0.10、0.20 mol·L^-1的配体HL及配合物1~3溶液中，在60 ℃烘箱中烘干后，紫外灯照射灭菌30 min。按照浓度分类，用酒精灯高温灭菌后的镊子在已接种菌种的培养皿贴上滤纸片，37 ℃恒温培养24 h后测量抑菌圈大小。平行做3组实验求出抑菌圈平均直径，得出抗菌实验结果。

  1.7   最低抑制浓度实验

  用微量肉汤稀释法测定配合物1对S. aureus的最低抑制浓度(MIC)。在无菌96孔U型底培养板中，以MH肉汤培养基为稀释液，对配合物1进行倍比梯度稀释。每孔加入100 μL稀释后的配合物1溶液，设置阳性对照和阴性对照，取对数生长期的S. aureus菌液，用MH肉汤稀释至0.5麦氏浓度(约1.5×10⁸ CFU·mL^-1)，再进一步稀释100倍(终浓度约1.5×10⁶ CFU·mL^-1)。向上述96孔板各孔(含对照孔)加入100 μL标准化菌液，使每孔最终体积为200 μL，密封培养板防止蒸发，置于37 ℃恒温培养箱(CO₂体积分数5%)中培养24 h。培养结束后，肉眼观察各孔浑浊度，以肉眼观察无明显浑浊的孔所对应的最低浓度，即为配合物1对S. aureus的MIC。

  2.   结果与讨论

  2.1   晶体结构分析

  从晶体结构图(图 1)中可以看出，配合物1~3由于金属离子不同，结构有明显差异。其中，配合物1和2为六配位八面体构型，而配合物3为四配位平面四边形构型。此外，配合物1中含有1个氯离子，钴离子呈+3价，这是由于二价钴离子容易被氧化的缘故^[22]。可见，含吡啶基水杨醛席夫碱过渡金属配合物具有复杂多变的配位结构，由此推测该系列配合物可能具有多样的生物活性。配合物的主要键长及键角见表 2。配体HL和配合物1~3的UV-Vis吸收光谱和荧光发射光谱见图S3。

  图 1

  

  图 1.  配合物1~3的椭球率30%的晶体结构图

  Figure 1.  Molecular structure of complexes 1-3 with an ellipsoid probability of 30%

  Symmetry codes: ^ⅰ 1-x, 1-y, 2-z for 1; ^ⅱ 1-x, y, 3/2-z for 2; ^ⅲ 2-x, 1-y, 1-z for 3.

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  表 2

  

  表 2  配合物1~3的主要键长(nm)和键角(°)

  Table 2.  Selected bond length (nm) and angle data (°) for complexes 1-3

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  1
  Co1—O1	0.189 19(10)	Co1—N1	0.195 87(13)	Co1—N1ⅰ	0.195 88(13)
  Co1—N2	0.192 94(12)
  O1ⅰ—Co1—N2ⅰ	88.63(5)	N2—Co1—N1ⅰ	91.38(5)	N2i—Co1—O1ⅰ	91.37(5)
  2
  Ni1—O1	0.208 2(6)	Ni1—N1	0.220 5(7)	Ni1—N2	0.213 6(8)
  Ni1—N2ⅰ	0.213 7(8)
  N2—Ni1—N2ⅰ	177.3(3)	O1—Ni1—N1	174.28(17)	O1ⅰ—Ni1—N1ⅰ	174.27(17)
  O1ⅰ—Ni1—N2	88.0(3)	N2—Ni1—N1ⅰ	92.6(3)
  3
  Cu1—O1	0.190 9(2)	Cu1—O1ⅰ	0.190 9(2)	Cu1—N1	0.199 6(3)
  Cu1—N1ⅰ	0.199 6(3)
  O1—Cu1—N2	88.55(11)	O1—Cu1—N2ⅰ	91.45(11)
  Symmetry codes: ⅰ 1-x, 1-y, 2-z for 1; ⅱ 1-x, y, 3/2-z for 2; ⅲ 2-x, 1-y, 1-z for 3.

  2.2   抗细胞增殖活性

  采用MTT法检测了含吡啶基水杨醛席夫碱HL及其配合物1~3对3种肿瘤细胞(人卵巢癌细胞A2780、人非小细胞肺癌细胞A549、人三阴乳腺癌细胞MDA-MB-231)和人正常肝细胞HL-7702的抑制活性(图S4)，以阳性药物顺铂作对照，计算IC₅₀(表 3)，其数值越低代表抑制活性越强；并计算其选择性指数SI=IC_{50, n}/IC_{50, c}，其中IC_{50, n}为正常细胞HL-7702对应的IC₅₀，IC_{50, c}为肿瘤细胞对应的IC₅₀，SI数值越大，选择性越高(表 4)。

  表 3

  

  表 3  HL、配合物1~3以及顺铂作用不同癌细胞和正常人细胞的IC₅₀

  Table 3.  IC₅₀ values of ligand HL, complexes 1-3 and cisplatin against different human cancer cell lines and normal cell line

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  Compound	IC50 / (μmol·L-1)
  	A2780	A549	MDA-MB-231	HL-7702
  HL	14.5±0.7	19.2±1.1	17.5±0.9	19.2±0.8
  1	9.9±0.2	14.0±0.1	7.8±0.3	16.8±0.3
  2	13.2±0.5	18.5±0.7	10.9±0.3	23.1±0.4
  3	11.2±0.4	15.2±0.7	13.1±0.6	24.6±1.2
  Cisplatin	15.0±0.3	30.1±0.4	33.3±0.7	24.3±1.0

  表 4

  

  表 4  HL、配合物1~3以及顺铂对三种肿瘤细胞的SI*

  Table 4.  SI values of HL, complexes 1-3, and cisplatin against three cancer cell lines

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  Cell line	SI
  	HL	1	2	3	Cisplatin
  A2780	1.32	1.70	1.75	2.20	1.62
  A549	1.00	1.20	1.25	1.62	0.81
  MDA-MB-231	1.10	2.15	2.12	1.88	0.73
  * SI > 2: threshold for targeted selectivity; SI > 1: stronger inhibition of the target compared to the non-target, higher values denote greater selectivity; SI=1: no selectivity, equal inhibition of both cell types; SI < 1: higher toxicity to the non-target than the target, implying a high risk for clinical application.

  抗细胞增殖活性实验结果表明含吡啶基水杨醛席夫碱HL和配合物1~3对3种肿瘤细胞都有明显的抑制活性，且配合物1~3的抑制活性都好于HL，并且抑制作用都优于顺铂。配合物1对3种肿瘤细胞的抑制效果最优，其中，对人三阴乳腺癌细胞MDA-MB-231的抑制作用最强，其IC₅₀为(7.8±0.3) μmol·L^-1，对人卵巢癌细胞A2780和人非小细胞肺癌细胞A549也具有良好的抑制作用，IC₅₀分别为(9.9±0.2) μmol·L^-1、(14.0±0.1) μmol·L^-1。配合物2对人卵巢癌细胞A2780 [(13.2±0.5) μmol·L^-1]和人三阴乳腺癌细胞MDA-MB-231[(10.9±0.3) μmol·L^-1]的抑制活性优于配体HL，但对人非小细胞肺癌细胞A549[(18.5±0.7) μmol·L^-1]的活性与配体HL[(19.2±1.1) μmol·L^-1]相近。配合物3对人卵巢癌细胞A2780[(11.2±0.4) μmol·L^-1]、人非小细胞肺癌细胞A549[(15.2±0.7) μmol·L^-1]和人三阴乳腺癌细胞MDA-MB-231[(13.1±0.6) μmol·L^-1]的抑制活性均优于HL，且IC₅₀低于阳性药物顺铂。从表 4可以看出，配合物1~3的SI均高于顺铂的SI，提示其具有潜在的临床转化价值。其中，配合物1、2对人三阴乳腺癌细胞MDA-MB-231的SI分别为2.15和2.12，配合物3对人卵巢癌细胞A2780的SI为2.20，都显示出显著的肿瘤靶向优势。在正常细胞毒性方面，配合物1对人正常肝细胞HL-7702的杀伤作用[IC₅₀=(16.8±0.3) μmol·L^-1]小于对癌细胞的杀伤作用，且低于阳性药物顺铂[IC₅₀=(24.3±1.0) μmol·L^-1]，表明配合物1具强抗癌活性与良好选择性，有望成为潜在抗肿瘤候选化合物。

  2.3   配合物1的细胞刮板实验结果

  开展了配合物1对人三阴乳腺癌细胞MDA-MB-231的刮板实验来验证配合物1对MDA-MB-231的杀伤抑制作用。如图 2所示，随着配合物1浓度的增加，空白区域细胞增长受到抑制，说明配合物1对人三阴乳腺癌细胞MDA-MB-231具有杀伤作用。

  图 2

  

  图 2.  配合物1在不同浓度下对人三阴乳腺癌细胞MDA-MB-231作用24 h后的细胞刮板实验结果

  Figure 2.  Wound healing assay results of MDA-MB-231 human triple-negative breast cancer cells treated with complex 1 at different concentrations for 24 h

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  2.4   抗菌活性

  本研究通过体外抑菌实验测定了配体HL及其配合物1~3在0.05、0.10、0.20 mol·L^-1下对革兰氏阳性菌S. aureus、革兰氏阴性菌E. coli及真菌C. albicans的抗菌活性，以抑菌圈直径为评价指标(见表 5)。

  表 5

  

  表 5  配体HL和配合物1~3对细菌和真菌的抑菌圈直径*

  Table 5.  Diameter of the inhibition zone of ligand HL and complexes 1-3 against bacteria and fungi

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  Compound	d / mm
  	S. aureus				E. coli				C. albicans
  	0.05 mol·L-1	0.1 mol·L-1	0.2 mol·L-1		0.05 mol·L-1	0.1 mol·L-1	0.2 mol·L-1		0.05 mol·L-1	0.1 mol·L-1	0.2 mol·L-1
  HL	10.0±0.2	11.7±0.4	14.0±0.5		—	—	—		9.0±0.1	14.7±0.3	18.3±0.2
  1	28.3±0.3	30.2±0.1	31.4±0.2		—	—	—		8.5±0.1	14.7±0.4	16.5±0.2
  2	6.2±0.1	6.7±0.5	7.2±0.2		—	—	—		8.7±0.2	9.1±0.1	11.7±0.7
  3	6.4±0.1	7.3±0.2	8.4±0.3		—	—	—		6.8±0.3	7.6±0.2	8.0±0.4
  * The sensitivity was classified based on the diameter of the zone of inhibition: low sensitivity (6-10 mm), moderate sensitivity (10-15 mm), high sensitivity (15-20 mm), and extremely high sensitivity (> 20 mm).

  所有受试化合物对E. coli均无明显抑制活性，提示其抗菌谱不覆盖革兰氏阴性菌。对S. aureus的抑制活性中，配合物1表现最优，且随浓度升高略呈增强趋势，在0.05、0.10、0.20 mol·L^-1下抑菌圈直径分别为(28.3±0.3)、(30.2±0.1)、(31.4±0.2) mm；对C. albicans的抑制活性中，配体HL活性最强，0.2 mol·L^-1下抑菌圈直径达(18.3±0.2) mm，且随浓度升高显著增强。综上，配体HL及配合物1、2对革兰氏阳性菌S. aureus和真菌C. albicans具有选择性抑制活性，且多数化合物活性呈浓度依赖性，其中配合物1对S. aureus、配体HL对C. albicans的抗菌效果突出，效果好于本课题组已报道的邻香草醛席夫碱镍配合物对S. aureus的抑菌效果^[23]，可能是因为配合物1含氯离子，而氯离子能通过破坏微生物细胞膜结构、干扰代谢过程及形成高渗透压环境等机制达到有效抑菌。为进一步精准评估配合物1对S. aureus的抑制能力，采用微量肉汤稀释法开展了MIC实验，实验结果表明其MIC为0.64 mg·mL^-1，与已报道的含4-(二乙氨基)水杨醛缩喹唑啉席夫碱双核镍配合物对S. aureus的MIC相近^[15]。综上所述，配合物1有望成为抗S. aureus的潜在候选化合物。

  3.   结论

  合成了含吡啶基席夫碱及其系列过渡金属配合物1~3，其结构经单晶X射线衍射法确证，并探索了该系列配合物的体外抗肿瘤活性和抗菌活性。体外细胞毒性实验显示，配体HL和配合物1、2对3种肿瘤细胞(人卵巢癌细胞A2780、人非小细胞肺癌细胞A549和人三阴乳腺癌细胞MDA-MB-231)和人正常肝细胞HL-7702均具有一定的抑制作用，其中，配合物1对人三阴乳腺癌细胞MDA-MB-231的杀伤抑制作用最强，其IC₅₀为(7.8±0.3) μmol·L^-1。通过细胞刮板实验进一步验证了配合物1对人三阴乳腺癌细胞MDA-MB-231存在杀伤抑制作用。此外，配合物1对革兰氏阳性菌S. aureus具有明显抑制作用，MIC达到0.64 mg·mL^-1。本工作开发了一种兼具抗癌和抑菌活性的新型过渡金属配合物，其抗肿瘤和抑菌作用机制还需进一步探究。

  
  致谢: 感谢安徽师范大学洪东京博士在晶体数据处理、结构解析与精修方面提供的帮助。 Supporting information is available at http://www.wjhxxb.cn
  
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  Scheme 1  Synthetic route of salicylaldehyde Schiff base (HL) bearing a pyridyl group

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  Scheme 2  Synthetic route of complexes 1-3

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  图 1  配合物1~3的椭球率30%的晶体结构图

  Figure 1  Molecular structure of complexes 1-3 with an ellipsoid probability of 30%

  Symmetry codes: ^ⅰ 1-x, 1-y, 2-z for 1; ^ⅱ 1-x, y, 3/2-z for 2; ^ⅲ 2-x, 1-y, 1-z for 3.

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  图 2  配合物1在不同浓度下对人三阴乳腺癌细胞MDA-MB-231作用24 h后的细胞刮板实验结果

  Figure 2  Wound healing assay results of MDA-MB-231 human triple-negative breast cancer cells treated with complex 1 at different concentrations for 24 h

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  表 1  配合物1~3的晶体学数据

  Table 1.  Crystallographic data for complexes 1-3

  Parameter	1	2	3
  Empirical formula	C36H44CoN6O2Cl	C36H44NiN6O2(CH3OH)2	C36H44CuN6O2
  Formula weight	687.15	715.56	656.33
  Temperature / K	293.15	293.15	293.15
  Crystal system	Monoclinic	Monoclinic	Monoclinic
  Space group	C12/c1	C12/c1	P21/c
  a / nm	2.516 0(4)	1.737(5)	0.656 1(2)
  b / nm	1.098 42(14)	1.309(3)	1.976 9(7)
  c / nm	1.61 07(3)	1.874(7)	1.304 2(4)
  β / (°)	121.542(3)	110.37(5)	100.272(5)
  Volume / nm3	3.793 6(10)	3.995(21)	1.664 5(10)
  Z	4	4	2
  Dc / (g·cm-3)	1.203	1.190	1.310
  μ / mm-1	0.560	0.529	0.697
  F(000)	1448	720	694
  θ range / (°)	1.899-27.398	2.319-21.621	1.892-27.425
  Reflection collected	21 457	16 068	19 414
  Independent reflection	4 301	3 481	3 792
  Observed reflection [I > 2σ(I)]	3 420	1 870	2 482
  Rint	0.040 1	0.174 9	0.074 2
  Goodness-of-fit on F 2	1.045	0.993	1.023
  R1, wR2 [I > 2σ(I)]	0.047 4, 0.092 8	0.085 0, 0.315 1	0.048 2, 0.108 2
  R1, wR2 (all data)	0.035 6, 0.098 8	0.155 6, 0.233 0	0.084 7, 0.122 2
  Largest diff. peak and hole / (e·nm-3)	304 and -218	542 and -960	238 and -463

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  表 2  配合物1~3的主要键长(nm)和键角(°)

  Table 2.  Selected bond length (nm) and angle data (°) for complexes 1-3

  1
  Co1—O1	0.189 19(10)	Co1—N1	0.195 87(13)	Co1—N1ⅰ	0.195 88(13)
  Co1—N2	0.192 94(12)
  O1ⅰ—Co1—N2ⅰ	88.63(5)	N2—Co1—N1ⅰ	91.38(5)	N2i—Co1—O1ⅰ	91.37(5)
  2
  Ni1—O1	0.208 2(6)	Ni1—N1	0.220 5(7)	Ni1—N2	0.213 6(8)
  Ni1—N2ⅰ	0.213 7(8)
  N2—Ni1—N2ⅰ	177.3(3)	O1—Ni1—N1	174.28(17)	O1ⅰ—Ni1—N1ⅰ	174.27(17)
  O1ⅰ—Ni1—N2	88.0(3)	N2—Ni1—N1ⅰ	92.6(3)
  3
  Cu1—O1	0.190 9(2)	Cu1—O1ⅰ	0.190 9(2)	Cu1—N1	0.199 6(3)
  Cu1—N1ⅰ	0.199 6(3)
  O1—Cu1—N2	88.55(11)	O1—Cu1—N2ⅰ	91.45(11)
  Symmetry codes: ⅰ 1-x, 1-y, 2-z for 1; ⅱ 1-x, y, 3/2-z for 2; ⅲ 2-x, 1-y, 1-z for 3.

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  表 3  HL、配合物1~3以及顺铂作用不同癌细胞和正常人细胞的IC₅₀

  Table 3.  IC₅₀ values of ligand HL, complexes 1-3 and cisplatin against different human cancer cell lines and normal cell line

  Compound	IC50 / (μmol·L-1)
  	A2780	A549	MDA-MB-231	HL-7702
  HL	14.5±0.7	19.2±1.1	17.5±0.9	19.2±0.8
  1	9.9±0.2	14.0±0.1	7.8±0.3	16.8±0.3
  2	13.2±0.5	18.5±0.7	10.9±0.3	23.1±0.4
  3	11.2±0.4	15.2±0.7	13.1±0.6	24.6±1.2
  Cisplatin	15.0±0.3	30.1±0.4	33.3±0.7	24.3±1.0

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  表 4  HL、配合物1~3以及顺铂对三种肿瘤细胞的SI*

  Table 4.  SI values of HL, complexes 1-3, and cisplatin against three cancer cell lines

  Cell line	SI
  	HL	1	2	3	Cisplatin
  A2780	1.32	1.70	1.75	2.20	1.62
  A549	1.00	1.20	1.25	1.62	0.81
  MDA-MB-231	1.10	2.15	2.12	1.88	0.73
  * SI > 2: threshold for targeted selectivity; SI > 1: stronger inhibition of the target compared to the non-target, higher values denote greater selectivity; SI=1: no selectivity, equal inhibition of both cell types; SI < 1: higher toxicity to the non-target than the target, implying a high risk for clinical application.

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  表 5  配体HL和配合物1~3对细菌和真菌的抑菌圈直径*

  Table 5.  Diameter of the inhibition zone of ligand HL and complexes 1-3 against bacteria and fungi

  Compound	d / mm
  	S. aureus				E. coli				C. albicans
  	0.05 mol·L-1	0.1 mol·L-1	0.2 mol·L-1		0.05 mol·L-1	0.1 mol·L-1	0.2 mol·L-1		0.05 mol·L-1	0.1 mol·L-1	0.2 mol·L-1
  HL	10.0±0.2	11.7±0.4	14.0±0.5		—	—	—		9.0±0.1	14.7±0.3	18.3±0.2
  1	28.3±0.3	30.2±0.1	31.4±0.2		—	—	—		8.5±0.1	14.7±0.4	16.5±0.2
  2	6.2±0.1	6.7±0.5	7.2±0.2		—	—	—		8.7±0.2	9.1±0.1	11.7±0.7
  3	6.4±0.1	7.3±0.2	8.4±0.3		—	—	—		6.8±0.3	7.6±0.2	8.0±0.4
  * The sensitivity was classified based on the diameter of the zone of inhibition: low sensitivity (6-10 mm), moderate sensitivity (10-15 mm), high sensitivity (15-20 mm), and extremely high sensitivity (> 20 mm).

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