Лаборатория биогибридных технологий

Научные результаты:

• Получены новые эффективные ингибиторы карбоангидразы человека, способные ковалентно связываться с полимерными носителями. Синтезированные амидные аналоги селективного ингибитора II изоформы фермента, а именно, 4-(2-метил-1,3-оксазол-5-ил) бензольсульфонамида, обладали пикомолярным уровнем активности. На основе производных 1,2,4-оксадиазола получена серия биоизостерных аналогов исходного соединения, ряд представителей которой продемонстрировал высокую активность в отношении целевых изоформ карбоангидразы и высокую цитотоксичность против опухолевых клеточных линий PANC-1 и SK-MEL-2 при отсутствии выраженной токсичности против клеточной линии эпителия сетчатки человека ARPE-19.
• Методом гидрофильно-гидрофобной модификации хитозана получены амфифильные полимеры, склонные к самоорганизации под действием ультразвука с образованием мицеллоподобных структур. Гидродинамический радиус <300 нм во всех случаях позволяет использовать их для инъекционного введения в стекловидное тело глаза. Полученные наночастицы показали низкую токсичность в отношении пигментных клеток сетчатки, а также продемонстрировали способность к инкапсулированию гидрофобного кортикостероида дексаметазона. Эксперименты по высвобождению дексаметазона в стекловидном теле глаза крупного рогатого скота показали замедленный процесс высвобождения в течение 24 часов.
• Методом инверсии среды получены наночастицы на основе статистических сополимеров аминокислот: L-лизина (Lys) и D,L-фенилаланина (Phe). Контроль скорости деградации наночастиц возможен за счет замены L-фенилаланина на его D-изомер. Показана возможность инкапсулирования и пролонгация высвобождения дексаметазона.
• Созданы системы на основе полисахаридов и полиаминокислот, способные к эффективному инкапсулированию плазмидных ДНК и малых интерферирующих РНК. Доказана способность данных систем проникать во внутриклеточное пространство и доставлять генетические конструкции.
• Получены псевдожидкие наночастицы – наногели, способные высвобождать низкомолекулярные лекарственные вещества и генетические конструкции под действием изменяющихся внешних условий, а именно, рН, инфракрасное излучение в ближней ИК-области, присутствие специфических ферментов.
• Получены новые фосфоресцентные метки, обладающие большим временем жизни возбужденного состояния и квантовым выходом люминесценции. Уникальные фотофизические свойства синтезированных меток позволяют не только увидеть положение наночастиц (систем доставки) в биологических тканях, но и распознать их химическое окружение (рН-, содержание кислорода и т. п.).
• Разработан подход к созданию терапевтического биогибрида, основанный на идее использования клеток (макрофагов) в качестве носителей лекарства в очаг инфекции. Работа состояла из нескольких стадий: получение полимерных микро- и наночастиц с инкапсулированным противотуберкулезным препаратом перхлозоном, изучение кинетики его высвобождения, изучение фагоцитоза частиц in vitro с использованием клеточных культур, проведение эксперимента по терапии зараженных мультирезистентной формой туберкулеза мышей с последующим изучением распределения лекарства в организме. Разработанный подход продемонстрировал более, чем 50%-й рост выживания модельных животных. Разработанный подход может быть использован при создании биогибридных систем для окулярной терапии.
• Предложены компьютерные фармакокинетические модели для создания новых систем доставки лекарств в глаза. Модели полезны для выбора дозы лекарства, скорости высвобождения доставляемых материалов. Модели были построены с использованием анатомических и физиологических параметров глаза, а также фармакокинетических характеристик лекарств и различных способов их введения. Модель позволяет оценить средние концентрации лекарственного средства в целевых компартментах глаза (водянистая вена, стекловидное тело) после применения различных способов введения лекарственного средства (местное, субконъюнктивальное или интравитреальное введение).

Образование и переподготовка кадров:

• Разработан курс «Биоматериалы» для бакалавров по направлению «Химия, физика и механика материалов». Данный курс для студентов-материаловедов включает в себя результаты исследований, полученные при выполнении проекта.

• Организованы стажировки сотрудников, аспирантов и студентов в Университете Восточной Финляндии с целью обучения методам биологического тестирования получаемых материалов и наноконструкций.

Сотрудничество:

• Факультет биофармацевтики Университета Хельсинки (Финляндия), Школа фармацевтики Университета Восточной Финляндии (Финляндия): совместные исследования, совместные научные мероприятия

• Институт технической химии Университета Ганновера (Германия), Компания BioCad (Россия): совместные исследования