癌症是威胁人类健康的杀手之一,由癌症导致的死亡占全球死亡率的六分之一。手术、化疗和放疗是临床治疗癌症的传统手段,化疗在癌症治疗中仍然占据着重要的地位。铂类药物在抗癌领域的成功亮相,让越来越多的金属基抗癌药物备受关注。本文以二茂铁和三苯胺修饰的吡啶骨架为配体合成了系列半三明治结构金属钌和铱配合物,与传统的金属配合物相比,具有更好的靶向性,并通过在细胞内有效积累,表现出更好的抗癌活性。使用X射线单晶衍射、核磁共振、元素分析和质谱对目标配合物的组成和结构进行了表征。用紫外可见光谱和荧光光谱检测了配合物的稳定性、生物催化和蛋白质绑定情况。采用MTT比色法探究了配合物体外抗癌活性,并筛选出活性较好的化合物采用流式细胞仪和双光子激光显微镜对其作用机制进行了深入的研究。1、二茂铁在癌症治疗学中是一个活跃的研究领域,体内实验更是显示出良好的肿瘤细胞生长抑制率,显示出其在抗癌领域的良好应用前景。然而,相比较于其它有机金属抗癌药物,二茂铁类衍生物仍表现出活性偏低、靶向性差、副作用大等缺点。本文以二茂铁为基础单元设计并合成了一系列的二茂铁苯基吡啶（C^N）双齿配体,进而与铱配位,制备了系列铁-铱异核金属抗癌配合物。在相同条件下,MTT实验结果表明配合物对A549（肺癌细胞）、Hela（宫颈癌细胞）、Hep G2（肝癌细胞）均具有广谱的抗癌活性,抗癌活性可以达到顺铂的7倍。铁-铱配合物表现出比单一的二茂铁和金属铱配合物更好的抗癌活性,证实了我们对两者具有协同作用的猜想。另外,配体的构型对配合物抗癌活性也有影响,与顺式构型相比,反式构型配合物活性更好,并通过量化计算模拟分析了构效关系对抗肿瘤活性的影响。采用紫外可见光谱和核磁结果证实了配合物在生理条件下能够保持结构稳定。通过紫外可见光谱、流式细胞仪和循环伏安法证明了配合物对烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）的转化具有很好的催化作用,可以诱导细胞内活性氧（ROS,¹O₂）的积累并且表现出良好的氧化还原特性,揭示了配合物的氧化抗癌作用机制。此外,双光子激光共聚焦检测表明,这些配合物通过非能量依赖的细胞摄取机制进入细胞后在溶酶体中大量积累,破坏溶酶体的完整性导致水解酶的流出,从而导致周边细胞器线粒体的功能障碍（膜电位下降）,最终导致细胞凋亡。同时,配合物能有效抑制细胞迁移和菌落形成。2、金属钌配合物作为非铂类抗肿瘤药物的代表,因为其毒副作用小和易吸收等优点,被研究者们评价为最有研究潜力的金属抗癌药物,目前已经有部分配合物成功进入临床试验阶段。为了可以更好的明确金属钌的抗癌机制,我们将具有良好荧光特性的三苯胺类化合物引入金属钌骨架中,设计合成了系列三苯胺修饰的半三明治结构金属钌配合物,三苯胺的引入,有效提升了金属钌配合物的脂溶性。MTT测试表明配合物对A549（肺癌细胞）,Hela（宫颈癌细胞）和HepG2（肝癌细胞）均具有良好的体外抗癌活性,远优于市场上广泛使用的顺铂(IC₅₀:2.4～9.2μM),Ru2和Ru4对三种癌细胞的抗癌活性更为突出。紫外可见光谱检测了配合物和牛血清白蛋白（BSA）的绑定效果,并结合热重实验证实了化合物在不同环境中的生物稳定性。利用双光子激光显微镜检测到化合物进入细胞的方式为非能量抑制,可以靶向溶酶体并导致溶酶体损伤。流式实验结果表明配合物可以诱导线粒体膜电位下降,阻滞细胞周期,最终诱导细胞凋亡。同时,配合物可以有效的抑制细胞迁移,证实了目标配合物抑制肿瘤细胞迁移和诱使溶酶体损伤的双重抗癌机制。