ИСТИНА

Цель проекта - решение конкретной фундаментальной задачи: разработка методов синтеза полифункциональных наноматериалов на основе детонационного наноалмаза – материалов, содержащих на поверхности не менее двух типов привитых соединений. В качестве функционализирующих соединений будут использованы различные органические вещества (в том числе биологически активные соединения и лекарственные вещества, а также молекулы-векторы, которые могут обеспечить адресную доставку лекарств). Стратегическая цель проекта – введение полифункциональных наноматериалов на основе детонационного наноалмаза в круг объектов фундаментальной и прикладной нанотехнологии.

The aim of the project is addressing the specific fundamental challenges: the development of methods of synthesis of based on the detonation of nanodiamond – multifunctional nanomaterials containing on the surface of the at least two types of grafted compounds. As functionality compounds will be used for various organic substances (including biologically active compounds and drug substances, and molecules-vectors that can provide targeted delivery of drugs). The strategic goal of the project is the introduction of multifunctional nanomaterials based on detonation nanodiamond in the range of objects of fundamental and applied nanotechnology.

В результате выполнения проекта будут разработаны методы синтеза полифункционализированных наноалмазов и получены наноматериалы нового типа, представляющие собой частицы детонационного наноалмаза с закрепленными на их поверхности биологически активными соединениями, предназначенные для направленного транспорта лекарств. Полученные материалы будут охарактеризованы комплексом физических и физико- химических инструментальных методов исследования (атомно-силовая микроскопия, просвечивающая и сканирующая электронная микроскопия, ИК-, УФ- и РФЭ-спектроскопия, динамическое светорассеяние, РФА, адсорбционные методы и др.). Будут выявлены фундаментальные характеристики (химическая и термическая устойчивость, биологическая активность) разработанных функциональных наноматериалов, отражающие связь между их структурой и свойствами.

Коллектив авторов проекта на Химическом факультете МГУ в настоящее время является одной из ведущих групп России в области химии поверхности твердых тел, в том числе и детонационного наноалмаза, и их химического модифицирования. Авторами была детально исследована тонкая структура частиц наноалмаза. С использованием комплекса современных методов исследования показано, что первичные частицы наноалмаза состоят из алмазного ядра, нарушенной углеродной оболочки и покрова из функциональных групп. Разработаны методы химического модифицирования наноалмазных частиц, в том числе и методы иммобилизации простых органических молекул и некоторых лекарственных веществ. Получены и охарактеризованы химически модифицированые наноалмазы с привитыми слоями различной природы (алкильные, ацильные, аминные). Выявлено воздействие наноалмаза на живые клетки (Cell Biology International. 2011). На кафедре фармацевтической технологии РязГМУ разработаны и внедрены в медицинскую практику оригинальные высокоэффективные лекарственные препараты, полученные по созданным нанотехнологиям В РязГМУ совместно с Химфаком МГУ начаты исследования биофармацевтических и фармакологических характеристик систем доставки лекарственных веществ на основе наноалмазов. Предварительные результаты по исследованию биораспределения наноалмазов в организме экспериментальных животных свидетельствуют о том, что немодифицированные наноалмазы проникают в большинство органов и тканей животных, в том числе через гематоэнцефалический барьер. В Институте общей физики им. А.М.Прохорова РАН ведутся активные исследовательские работы на стыке нанотехнологий и медицины. Коллектив авторов имеет большой опыт спектральных исследований свойств различных биологических тканей in-vivo и in-vitro. Разработанные ими методы неинвазивной оценки накопления фотосенсибилизаторов успешно применяются в экспериментальной и клинической практике для определения концентрации препаратов индивидуально в тканях.

1. Проведено сравнительное исследование трёх подходов к созданию привитых слоёв: последовательное модифицирование монофункционализированной поверхности –1; последовательное модифицирование полифункциональной поверхности –2; «сборка» бифункционального привитого слоя на монофункционализированной поверхности –3). Установлено, что наиболее результативным методом является метод 3. 2. Разработаны два метода иммобилизации фермента – пирофосфатазы на поверхности наноалмаза – ковалентная иммобилизация, позволившая сохранить 95% активности нативного фермента и адсорбционная иммобилизация (сохраняется 85% активности). Получены агрегативно устойчивые гидрозоли наноалмаза с иммобилизованной пирофосфатазой. Синтезирован триклинный пирофосфат кальция и изучено его разложение конъюгатами ДНА-РРаsе, отличающимися величиной линкера. Выявлена активность иммобилизованной пирофосфатазы в деструкции (гидролизе) синтезированных микрокристаллов триклинного пирофосфата кальция. Показано, что каталитическая активность конъюгатов сопоставима с активностью нативной РРаse и сохраняется постоянной в течение двух недель. При исследовании активности иммобилизованной пирофосфатазы в разложении пирофосфата в синовиальной жидкости (реальный биоматериал) было обнаружено, что наличие многочисленных белков тормозит растворение пирофосфата. Для разрушения этих белков предложено использовать протеазы. 3. Разработаны методики иммобилизации на поверхности наноалмаза антибиотиков амикацина и пиразинамида, нейропротектора глицина и векторной молекулы – фолиевой кислоты. Осуществлена ковалентная иммобилизация амикацина на поверхности хлорированного ДНА с использованием различных растворителей, выявлен оптимальный способ получения стабильных конъюгатов наноалмаза с амикацином и наработан конъюгат в количестве достаточном для биологических исследований. 4. Исследована фармакологическая активность конъюгатов ДНА–глицин. Показано: что по сравнению с глицином конъюгат обладает мощным постоянным седативным действием, не снижающимся в течение 24 ч. даже в уменьшенной в два раза дозе превосходит глицин по антидепрессантному эффекту; он обладает противоинсультным действием и не только уменьшает смертность, но и значительно снижает тяжелые последствия инсульта. Выявлен расширенный спектр психотропного действия конъюгатов ДНА-Глицин (.... нозологий). 5. Для визуализации распределения ДНА был использован метод введения тритиевой метки в ДНА. Выявлены особенности биораспределения 3Н–ДНА в органах и тканях экспериментальных животных, кинетика его накопления и выведения. Принципиально важным результатом является обнаруженное нами явление преимущественного концентрирования частиц ДНА в лёгких экспериментальных животных (мыши), инфицированных туберкулёзом. Этот результат позволяет надеяться на реализацию адресной доставки противотуберкулёзных препаратов, иммобилизованных на ДНА, в поражённые ткани. 6. Все промежуточные продукты и синтезированные наноматериалы охарактеризованы комплексом инструментальных методов исследования (ИКС, РФЭС. ДЛС, ПЭМ и др.).