铜配合物作为一种潜在的人工核酸酶已在生物化学与分子生物学领域被广泛研究,大量结构设计新颖、核酸酶活性优良的铜配合物已在DNA序列测定、分子印迹、异常DNA识别与切割方面具有潜在的应用价值。在人工核酸酶的研究领域中,切割效率的提高是研究的重点之一,而添加辅助配体以改善配合物原有的性质通常是较为有效的方法。同时,铜配合物由于毒性低、氧化还原电位适中等原因使其在抗肿瘤活性研究中也取得了显著进展,但是有关靶向性铜配合物的设计合成和对特定细胞器的作用研究还比较少见。因此,具有靶向基团的铜配合物作为抗肿瘤药物的研究正在逐步兴起。此外,铜配合物的生理分布、细胞内聚集及抑制细胞再生的过程与铂配合物均有不同程度的差异,这也为铜配合物作为抗肿瘤药物克服抗药性带来了可能。自从顺铂的抗肿瘤活性被人们普遍关注和认可,铂配合物的抗肿瘤活性研究一直是研究的热点课题。此后设计出的诸多铂类药物如卡铂、奥沙利铂等均取得良好药效。然而,由于各种副作用及抗药性的产生,他们的应用受到了很大的限制。自此,能够克服铂类药物抗药性、能够靶向给药以降低药物副作用的新型铂类配合物的设计成为相关研究的热点。本论文的主要内容为铜、铂、镍配合物的设计合成、性质改善、人工核酸酶活性及抗肿瘤活性的研究。首先,设计合成了铜(Ⅱ)-三吡啶配合物[Cu(ttpy)(Gly)(NO3)](NO3)·H2O (2-1)(ttpy=4’-p-tolyl-2,2’:6,2"-terpyridine,Gly=glycine),并通过ESI-MS、X-寸线单晶衍射对其结构进行了表征。该配合物中引入水溶性极好的甘氨酸(Gly)以期提高配合物的溶解性,并由此将中性配合物改为离子型配合物,以实现与DNA通过静电作用加强二者间的结合。利用紫外-可见光谱、荧光光谱、CD光谱研究了配合物与DNA结合的能力与模式,以及利用琼脂糖凝胶电泳对配合物的DNA切割活性进行了测试与分析,且配合物2-1均与结构类似物配合物2-2[Cu(ttpy)(NO3)2]在结合能力与切割活性上进行了比较分析。结果表明,第二配体甘氨酸的引入,使得配合物2-1相比于2-2,不仅在水溶性上有明显提高,且在与DNA的结合性质及对pBR322DNA的切割活性上均优于2-2。其次,设计合成了二价铜、铂、镍-三吡啶(ttpy-tpp)配合物(ttpy-tpp=4’-p-tolyl-(2,2’:6’,2"-terpyridyl)triphenylphosphonium bromide),并通过ESI-MS、X-射线单晶衍射对其结构进行了表征。配体中引入的三苯基磷(TPP)同时具备线粒体靶向性及亲脂性特征,以期设计出一种能够靶向线粒体给药、能顺利进入肿瘤细胞的新型配合物。利用紫外-可见光谱、荧光光谱、CD光谱研究了配合物与DNA结合的能力与模式,以及利用琼脂糖凝胶电泳对配合物的DNA切割活性进行了测试与分析。配合物通过嵌入方式及静电作用与DNA稳定结合,且对pBR322DNA及细胞提取DNA能有效地实现氧化切割,为其进一步的抗肿瘤活性研究奠定基础。第三,对三吡啶类配合物进行了细胞水平机理研究。利用流式细胞术、ICP、MTT法等方法对配合物实行了活性氧检测、Ca2+入细胞及线粒体水平、线粒体膜电位变化、体外细胞毒活、细胞周期以及细胞膜磷脂不对称性和完整性等研究。对配合物产生活性氧水平、是否具有线粒体靶向性、对线粒体损伤程度、毒活性及抗药性方面、细胞凋亡方式等方面均有细致研究,结果表明该配合物在靶向性、毒活性及抗药性方面均有较为理想的结果,是潜在的抗肿瘤药物之一。最后,设计合成了铂配合物[Pt(BPAN)Cl](5-1)、[Pt(BPANF)Cl](5-2)(BPAN=N1,N1-bis((pyridin-2-yl)methyl)ethane-1,2-diamine; BPANF=N1,N1-bis((pyridin-2-yl)methyl)ethane-N2-folacin-1,2-diamine),并通过ESI-MS、NMR以及IR光谱对其结构与组成进行了表征。配合物5-2在5-1的基础上添加了肿瘤靶向基团叶酸(FA),以期得到能够靶向性给药的新型铂类药物。对配合物5-1、5-2进行了初步的体外毒活性研究,为其进一步的细胞水平机理研究奠定了基础。