Journal of Siberian Federal University. Chemistry 1 (2016 9) 42-48
УДК 546.92-386:615.014.2
The Synthesis of Agent Produced by Interaction of the Complex Trans-Dichlorodiamminplatinum(II) with Arabinogalactan and its Properties
Alexander K. Starkov, Galina A. Kozuchovskaya and Nina I. Pavlenko*
Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS 50/24 Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russia
Received 20.12.2015, received in revised form 13.01.2016, accepted 22.03.2016
The obtained new product of reaction of the complex trans-dichlorodiaminplatinum(II) with arabinogalactan was characterized by XRD, IR-spectroscopy, UF-spetrophotometry and thermogravimetry. The composition and structure of this product was studied. It has been shown that trans-dichlorodiaminplatinum(II) associated with arabinogalactan through-C-O-C- amino hydrogen of the original complex.
The synthesized product has the improved pharmacological properties being more soluble, less toxic and shows a greater anticancer activity as compared to cis-dichlorodiaminplatinum(II).
Keywords: complex compounds of platinum, synthesis, physicochemicalproperties, arabinoga-lactan, anticancer activity.
DOI: 10.17516/1998-2836-2016-9-1-42-48.
© Siberian Federal University. All rights reserved
* Corresponding author E-mail address: kaz@icct.ru
Получение препарата на основе взаимодействия соли транс-дихлородиамминплатины(П) с арабиногалактаном и его свойства
А.К. Старков, Г.А. Кожуховская, Н.И. Павленко
Институт химии и химической технологии СО РАН Россия, 660036, Красноярск, Академгородок, 50/24
При взаимодействии комплекса транс-дихлородиамминплатины(П) с арабиногалактаном получен новый препарат, который охарактеризован методами РФА, ИК-спектроскопии, УФ-спектрофотометрии и термогравиметрии. Изучены состав и строение этого препарата. Показано, что транс-дихлородиамминплатины(П) удерживаются арабиногалактаном водородными связями, образованными эфирными группами, -С -О -С - ЫН3-группами исходного комплекса. Получен препарат с новыми фармакологическими свойствами -повышенной растворимостью, пониженной токсичностью и большей эффективностью по сравнению с цис-дихлородиамминплатиной(П).
Ключевые слова: комплексные соединения платины, синтез, физико-химические свойства, ара-биногалактан, противоопухолевая активность.
Введение
Комплексное соединение цис-дихлородиамминплатины(П) является химиотерапев-тическим препаратом и первым в классе противоопухолевых препаратов [1-5]. В отличие от цис-дихлородиамминплатины(П) считалось, что транс-дихлородиамминплатины(П) не обладает фармакологической эффективностью. Его низкая активность связана с различием кинетических характеристик при процессах акватации этого комплекса. Транс-дихлородиамминплатины(П) токсичен и обладает малой растворимостью [6]. Для преодоления данных проблем был получен препарат на основе взаимодействия комплекса транс-дихлородиамминплатины(П) с арабиногалактаном. Арабиногалактан содержит остатки арабинозы и галактозы, с помощью которых он способен взаимодействовать с асциало-гликопротеиновым рецептором [7]. Благодаря этому свойству указанный полисахарид может применяться для доставки внутрь клетки веществ, не способных к самостоятельному проникновению через мембрану. Это позволяет использовать его в качестве лиганда при взаимо -действии с транс-дихлородиамминплатиной(П). В результате получается препарат с новыми фармакологическими свойствами, такими как повышенная растворимость, пониженная токсичность, большая эффективность.
Данная статья посвящена синтезу нового препарата на основе взаимодействия транс-дихлородиамминплатины(П) с арабиногалактаном. Проведено физико-химическое исследование этого препарата и представлены его медико-терапевтические свойства.
Экспериментальная часть
Комплексное соединение транс-дихлородиамминплатины(П) получено по методике [8]. Арабиногалактан с молекулярной массой 15 кД, получаемый по способу [9], имеет чистоту не менее 99 %. Продукт взаимодействия комплексного соединения транс-дихлородиамминплатины(П) с арабиногалактаном получен по следующей методике.
К 30 мл водного раствора соли транс-дихлородиамминплатины(П) с концентрацией 0,05 ммоль добавляли 1,50 мл 50 % раствора арабиногалактана при интенсивном перемешивании. Смесь нагревали на водяной бане в течение 90 мин и фильтровали через бумажный фильтр синяя лента. Выделение препарата проводили высаживанием в спирте. Выход препарата составил 88 % с содержанием платины 1,06 %.
Порошковые рентгенограммы регистрировали на дифрактометре Xpert Pro (PANalytical, Нидерланды) с геометрией по Бреггу-Брентано, оснащенном полупроводниковым детектором PIXel с графитовым монохроматором. Использовали CuKa-излучение. Интервал съемки от 10 до 900 с шагом 0,0260.
ИК-спектры соединений регистрировали на ИК- Фурье-спектрометре Vector 22, (Bruker Германия) в области 4000-400 см-1. Образцы для съемки спектров поглощения готовили в матрице бромистого калия с навеской исследуемого образца 3,0 мг, навеска матрицы постоянна и равна 1 г. Условия приготовления образцов (время перемешивания с бромистым калием, давление прессования, время вакуумирования) одинаковы, толщины полученных таблеток постоянны (в пределах величины (1,150 ± 0,005) мм). Обработка спектральной информации осуществлялась с применением пакета программ OPUS 3, версия 2.2. Собственное поглощение таблетки бромистого калия перед обработкой спектров образцов вычтено. Исследуемые образцы представляют собой смеси свободного арабиногалактана и комплекса арабиногалактана с солями платины. Для исключения полос поглощения свободного арабиногалактана в анализируемой смеси получены дифференциальные спектры с использованием подпрограммы OPUS 3 Spectrum Subtraction.
Электронные спектры поглощения снимали на спектрофотометре Specord UV-VIS. Применяли процедуру сканирования спектров в области 28 000 - 46 000 см-1.
Термограммы соединений получали на приборе NET2SCH STA 449 С. Нагревание проводили в интервале температур от 20 до 1000 °С со скоростью 10 °С в минуту. Масса навесок комплексов составляла 10 мг.
Результаты и их обсуждение
Были проведены рентгенографические исследования полученного препарата, механической смеси исходного комплекса транс-дихлородиамминплатины(П) и арабинога-лактана. Показано, что арабиногалактан рентгеноаморфен. В механической смеси транс-дихлородиамминплатины(П) и арабиногалактана проявляется кристаллическая фаза транс-дихлородиамминплатины(П). В рентгенограмме продукта с содержанием платины 1,06 % исходной кристаллической фазы транс-дихлородиамминплатины(П) не наблюдается. Этот результат свидетельствует о том, что комплексное соединение транс-дихлородиамминплатины(П) связано с арабиногалактаном, образуя новый продукт. Аналогичные результаты были получены при исследовании препарата цис-дихлородиамминплатины(П) с арабиногалактаном [10].
Согласно ИК-спектроскопическим исследованиям полосы валентных колебаний vNH на ИК-спектрах для транс-дихлородиамминплатины(П) располагаются на vNH =3287см-1 и 3193 см-1. Для синтезированного препарата они сдвинуты в низкочастотную область до значений vNH =3255см-1 и 3183 см-1, характерных для аминовых комплексов платины(11) [11]. Полосы поглощения, обусловленные колебаниями связи -С - О - С - для арабиногалактана - 1078 и 1042 см-1, для полученного препарата смещаются на 1061 и 1006 см-1 соответственно [12]. Эти результаты свидетельствуют о наличии в образовавшемся продукте связи исходного комплекса с арабиногалактаном.
Результаты УФ-спектрофотометрического исследования растворов комплексного соединения транс-дихлородиамминплатины(П), полученного препарата и арабиногалактана приведены в табл. 1. Из этих данных видно, что коэффициенты экстинции для транс-дихлородиамминплатины(П) и арабиногалактана намного ниже, чем для полученного препарата. Это является косвенным доказательством отсутствия в препарате исходных веществ.
Термограммы арабиногалактана и полученного продукта приведены на рис. 1 и 2. На кривой ДСК для арабиногалактана имеется два экзоэффекта при температуре 358 и 495 °С (рис. 1), на кривой ДСК для полученного препарата при более низких температурах наблюдаютя три экзоэффекта при 320, 350 и 371 °С (рис. 2). Эти факты свидетельствуют о том, что взаимодействие транс-дихлородиамминплатины(П) с арабиногалактаном приводит к образованию нового препарата. На кривой ДТГ имеются четыре эндоэффекта при температурах 92, 180, 265 и 465 °С (рис. 1). А для полученного препарата обнаружено три эндоэффекта при температурах 243, 350 и 368 °С (рис. 2). Первый эндоэффект связан с потерей кристаллической воды, второй -
Таблица 1. Молярные коэффициенты поглощения s (моль^л-см-1) транс-[Р^КН3)2С12], арабиногалактана и препарата, полученного при взаимодействии транс-[Р^КН3)2С12] с арабиногалактаном
V -103, s транс-[Р1(КН3)2С12] s s арабиногалактана s препарата
см-1 моль^л-см-1 моль^л-см-1 моль^л-см-1
42 106 8676 13939
41 98 5882 13333
40 48 4853 12273
39 54 4559 10909
38 70 4853 9848
37 78 5735 9697
36 74 7206 9697
35 59 8382 9697
34 52 7941 9848
33 55 6765 10151
32 63 5000 10151
31 59 4191 10151
30 39 3676 8787
29 24 3182 7272
28 20 2424 6364
100 200 300 400 500 600
Температура /°С
Рис. 1. Термограмма арабиногалактана: 1 - ТГ; 2 - ДТГ; 3 - ДСК
дгг .¡ОУыиО
100 200 3<00 400 500 900 700 В00 900 Тейп Ера -,-рз ГС
Рис. 2. Термограмма продукта: 1 - ТГ; 2 - ДТГ; 3 - ДСК
с потерей воды от фрагмента арабинозы арабиногалактана (по потере массы) (рис. 1). Эндо-эффект при температуре 265 °С для арабиногалактана и 243 °С для препарата, по-видимому, связан с распадом арабиногалактана. При температуре 350 и 368 °С наблюдаемый экзоэф-фект для препарата, вероятно, связан с распадом препарата, содержащего комплекс транс-дихлородиамминплатины(П), в то время как на кривой ДТГ для арабиногалактана этот эффект отсутствует. Эндоэффект при температуре 465 °С для арабиногалактана и 368 °С для препарата указывает на дальнейшее разложение, которое заканчивается при температуре 550 °С для арабиногалактана и 490 °С для препарата до металлической платины, согласно данным кривых ТГ для арабиногалактана и препарата, (рис. 1 и 2).
Заключение
На основании полученных физико-химических данных можно сделать вывод, что взаимодействие комплекса транс-дихлородиамминплатины(П) с арабиногалакта-ном приводит к образованию продукта, в котором предположительно комплекс транс-дихлородиамминплатины(П) связан с арабиногалактаном по связи - С - О - С - водородом N^-группы исходного комплекса. Количество комплекса платины(П) в продукте согласно анализу на платину составляет 1,6 %.
Исследование противоопухолевого действия синтезированного препарата на рост асцид-ных клеток карциномы Эрлиха показало, что он обладает способностью тормозить рост опухолевых клеток, не оказывая токсического действия на организм.
Растворимость его в 20 раз выше растворимости исходного транс-дихлородиамминплатины(П). Эффективность препарата не ниже чем эффективность цис-дихлородиамминплатины(П). Причем содержание комплекса в препарате намного меньше [13].
Работа выполнена с использованием оборудования ЦКП Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук.
Список литературы
1. Rosenberg W.,Van Camp L., Mansuor V.N Platinum compounds: A new class of potent antitumor agents. Nature. 1969. V. 222. P. 385-386.
2. Pil P., Lippard S.J., Bertino J.R. Leaning from the past teaching old platinum compounds new tricks. Encyclopedia of Cancer. Education Academic Press: San Diego. C.A. 1997. V. 1. P. 392-410.
3. Boulikas T., Vougiouka M. Recent clinical trials using cisplatin, carboplatin and their combination chemotherapy drugs. Oncology Reports. 2004. V.11. P. 559.
4. Cleare M.J., Hoeschele J.D. Studies on the antitumor cytivity of group VIII transition metal complexes Part 1 Platinum(II) complexes. Bioinorganic chemistry.1973. V.2. P. 187-210.
5. Cleare M.J. Transition metal complexes in cancer chemotherapy. Coordination chemistryRe-views.1974. V.12. P. 349-405.
6. Гринберг А.А., Доброборская А.И. Растворимость изомерных платодиамминов в воде. Журнал неорганической химии. 1967. Т.12. № 1. С. 276-277. [Grinberg A.A.,Dobrovolskaya A.I. Solubility in water isomeric platodiamminov. Russian Journal of Inorganic Chemistry 1967. Vol.12. № 1. P.276-277. (In Russ.)]
7. Grieshop C.M., Flickiger E.A., Fahey G.C. Oral administration of arabinogalactan affects immune status and fecal microbial populatione delivery. Journal of Nutrition 2002. V.132. № 3. P. 478-485.
8. Синтезы комплексных соединений металлов платиновой группы. Справочник. Под ред. И.И. Черняева. М.: Наука, 1964.340 с. С.22. [Synthesis of complex compounds of platinum group metals. Handbook. Under Ed. Chernyaeva I.I. Moscow: Nauka, 1964. 340 p. (In Russ.)]
9. Патент 2143437 РФ. Бабкин В.А., Остроухова Л.А., Медведева С.А., Бабкин Д.В., Мал-ков Ю.А., Александрова Г.П., Антонов Л.Н.. Способ получения высокочистого арабиногалактана., Опубл. 27.12.1999. [Patent 2143437 RU. Babkin V.A., Ostrouchova L.A., Medvedeva S.A., Babkin D.V., Malkov U.A., Aleksandrova G.P., Antonov L.N. A method of producing a high clean arabinogalactan. Publ. Date 27.12.1999 (In Russ.)]
10. Старков А.К., Кожуховская Г.А., Павленко Н.И. Продукт взаимодействия комплекса цис-дихлородиамминплатины(П) с матрицей-носителем арабиногалактаном и его свойства. Журнал СФУ. Химия. 2015. Т. 8. № 2. С.269-276. [Starkov A.K., Kozuchovskaya G.A., Pavlenko N.I. The reaction product of the complex cis-dichlorodiammplatinum(II) with matrix carrier arabinogalactan and its properties. Journal of Siberian Federal University. Chemistry. 2015. Vol. 8. № 2. P. 269-276. (In Russ.)]
11. Желиговская Н.Н., Фатькин А.Ю. Исследование физико-химических свойств несимметричных цис-диамминдихлоро комплексов платины(П). Кординационная химия. 1986. Т. 12. № 8. С. 1127-1131. [Sheligovskaya N.N., Fatkin A.U. The study of physical-chemical properties of the asymmetrical diamminochloro complexes of platinum(II). Russian Journal of Coordination Chemistry 1986. Vol.12(8). P.1127-1131. (In Russ.)]
12. Кузнецова С.А., Михайлов А.Г., Скворцова Г.П., Александрова Н.В., Лебедева А.Г. Идентификация процессов водной экстракции арабиногалактана из древесины лиственницы. Химия растительного сырья. 2005. № 1. С. 53-58. [Kuznecova S.A., Michailov A.G.,Skvorcova G.P., Alexandrova N.B., Lebedeva A.G. The Identification process water extraction of arabinogalactan larch wood. Khimiia rastiteVnogo Syrya 2005. № 1. P. 53-58. (In Russ.)]
13. Старков А.К., Замай Т.Н., Савченко А.А., Инжеваткин Е.В., Титова Н.М., Коловская О.С., Лузан Н.А., Силкин П.П., Кузнецова С.А. Противоопухолевый эффект комплекса арабиногалактана с платиной. Доклады Академии наук. 2016. Т. 467. № 1. С.1-3 [Starkov A.K., Zamai T.N., Savchenko A.A., Inzhevatkin E.V., Titova N.M., Kolovskaya O.S., Lusan N.A., Silkin P.P., kuznecova S.A. The antitumor effect of complex arabinogalactan with platinum. Russian Journal Doklady Aka-demii Nauk 2016. Vol.467(1). P.1-3.(In Russ.)]