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放射性核種の潜在的なキレート剤としてのカテコールアミド誘導体化ポリヒドロキシル化フラーレン。合成、活性酸素消去、細胞毒性試験
Catechol amide derivatized polyhydroxylated fullerene as potential chelating agents of radionuclides: Synthesis, reactive oxygen species scavenging, and cytotoxic studies.
PMID: 31838330 DOI: 10.1016/j.jinorgbio.2019.110921.
抄録
放射性核種の内部汚染は、化学的・放射性中毒を引き起こし、生体内で有害なフリーラジカルを発生させる可能性があります。現在、キレート剤の投与は、核種汚染に対する最も効果的な治療法である。しかし、従来のキレート剤の研究では、フリーラジカルによる人体への影響は無視されてきました。本研究では、核種のキレート化とフリーラジカルの捕捉を同時に行うことができる二官能性のキレート剤の開発を目指しました。そこで、新規なカテコールアミド誘導体化ポリヒドロキシル化フラーレンを設計・調製した。親水性のカテコールアミドと複数の水酸基を化学修飾し、水溶性の高いフラーレン誘導体を得ることで、フラーレンの水溶性の悪さを改善した。キレート剤の親和性をスルホクロロフェノール競合錯体法で調べ、抗酸化能を電子常磁性共鳴法で調べた。その結果、設計・合成したキレート剤はウラニルイオンと良好な錯形成を示し、ヒドロキシルラジカルを消去する効率が高いことが明らかになった。このキレート剤は、A549細胞に対して極めて低い毒性を示し、酸化ストレスに対する顕著な保護効果を示した。また、U(VI)曝露したA549細胞をカテコールアミド誘導体化ポリヒドロキシル化フラーレンで直ちに処理すると、細胞内のU(VI)摂取を抑制し、細胞内のU(VI)放出を促進し、細胞内活性酸素種(ROS)の産生を抑制することで、乳酸脱水素酵素(LDH)の放出を有意に減少させた。これらの結果は、このフラーレン誘導体がin vivoでの貴重な抗酸化剤および放射性核種除去剤である可能性を示唆している。
Radionuclide internal contamination can induce chemical and radioactive intoxication and produce harmful free radicals in vivo. At present, administration of chelating agents is the most effective treatment against nuclide contamination. However, traditional studies on chelating agents have ignored the damage caused by free radicals to the body. The present study aimed to develop a type of a bifunctional sequestering agent that can chelates nuclides and scavenges free radicals simultaneously. Therefore, a novel catechol amide-derivatized polyhydroxylated fullerene was designed and prepared. The poor water solubility of fullerene was ameliorated by chemically modifying hydrophilic catechol amide and multiple hydroxyl groups, and obtaining high water-soluble fullerene derivatives. The affinities of chelators were investigated via sulfochlorophenol competitive complexing method and antioxidant capacities were examined by electron paramagnetic resonance. The results revealed the good complexation of the designed and synthesized chelating agent with uranyl ions; and its efficiency in scavenging hydroxyl radicals. This chelating agent showed extremely low toxicity and notable protective effect against oxidative stress on A549 cells. Besides, in U(VI)-exposed A549 cells, immediate treatment with catechol amide-derivatized polyhydroxylated fullerene significantly decreased the lactate dehydrogenase (LDH) release by inhibiting the cellular U(VI) intake, promoting the intracellular U(VI) release and inhibiting the production of intracellular reactive oxygen species (ROS). These results suggest that this fullerene derivative may be a valuable in vivo antioxidant and radionuclide decorporation agent.
Copyright © 2019. Published by Elsevier Inc.