«нові багатофункціональні наноматеріали для біології І медицини»



Скачати 367.5 Kb.
Сторінка1/3
Дата конвертації09.09.2018
Розмір367.5 Kb.
  1   2   3
«НОВІ БАГАТОФУНКЦІОНАЛЬНІ НАНОМАТЕРІАЛИ

ДЛЯ БІОЛОГІЇ І МЕДИЦИНИ»


  1. СТОЙКА Ростислав Стефанович - член-кореспондент НАН України, доктор біологічних наук, професор, завідувач відділу регуляції проліферації клітин та апоптозу Інституту біології клітини НАН України

  2. ЗАІЧЕНКО Олександр Сергійович - доктор хімічних наук, провідний науковий співробітник кафедри органічної хімії, доцент кафедри прикладної фізики та наноматеріалознавства Національного університету «Львівська Політехніка»

  3. ЛУК'ЯНОВА Наталія Юріївна - доктор біологічних наук завідувач лабораторії механізмів медикаментозної резистентності Інституту експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України

  4. МАТИШЕВСЬКА Ольга Павлівна - доктор біологічних наук, професор, професор кафедри біохімії ННЦ «Інститут біології та медицини» Київського національного університету імені Тараса Шевченка

  5. ПРИЛУЦЬКИЙ Юрій Іванович - доктор фізико-математичних наук, професор, професор кафедри біофізики та медичної інформатики ННЦ «Інститут біології та медицини» Київського національного університету імені Тараса Шевченка

  6. ПАНЧУК Ростислав Русланович - доктор біологічних наук, старший науковий співробітник відділу регуляції проліферації клітин та апоптозу Інституту біології клітини НАН України

  7. АБРАМОВ Микола Віталійович - кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Інституту хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України

  8. ПІРКО  Ярослав Васильович - кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник, учений секретар Державної Установи «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України»
















Київ - 2018


Реферат циклу праць

«НОВІ БАГАТОФУНКЦІОНАЛЬНІ НАНОМАТЕРІАЛИ

ДЛЯ БІОЛОГІЇ І МЕДИЦИНИ»

Потреба у створенні нових багатофункціональних наноматеріалів визначається розвитком цілої низки сучасних галузей промисловості і біотехнології, а також необхідністю застосування нових підходів у медицині і сільському господарстві. У циклі наукових праць на здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки проаналізовано й узагальнено результати експериментальних робіт, а також монографій і патентів, опублікованих за участю 8-ми провідних вчених України, що працюють у 4-х науково-дослідних інститутах НАН України (Київ, Львів) і 2-х національних університетах України (Київ, Львів).



Мета циклу праць: 1) представити основні принципи створення нових багатофункціональних наноматеріалів; 2) коротко описати шляхи синтезу цих матеріалів на полімерній (органічній) або мінеральній основі; 3) оцінити біо- та еко-безпечність їх використання; 4) продемонструвати ефективність їх застосування у біології та медицині.

Актуальність представленого циклу праць. Створення багатофункціональних наноматеріалів, які ще часто називають «розумними» (smart) матеріалами, без сумніву, є головним пріоритетом у розвитку сучасного фармацевтичного ринку. Серед цих матеріалів найбільшу увагу приділяють: 1) засобам для адресної доставки ліків; 2) створенню лікарських форм, здатних долати біологічні бар’єри в організмі, зокрема множинну медикаментозну резистентність; 3) засобам для генної терапії (доставка ДНК і мiРНК в організмі); 4) створенню водорозчинних форм лікарських препаратів; 5) засобам для візуалізації шляхів доставки ліків, а також моніторингу їхньої дії і виведення з організму; 6) засобам для ефективного виявлення специфічних біомолекул-мішеней і клітин-мішеней в організмі (нові методи діагностики, особливо ранньої); 7) засобам для одержання специфічних клітин (особливо, стовбурових); 8) створенню нових трансплантаційних матеріалів.

Автори циклу праць мають успіхи у більшості з перелічених напрямків, що свідчить про актуальність їх досліджень. Найбільші досягнення авторів стосуються розробки, синтезу і використання нових багатофункціональних наноматеріалів для доставки протипухлинних препаратів і ДНК у клітини-мішені.



Наукова новизна циклу праць. Представлений цикл праць має як фундаментальне, так і науково-практичне значення. Авторами створено й охарактеризовано нові вітчизняні багатофункціональні наноматеріали різної природи: 1) функціональні поверхнево-активні олігомери та полімери і надмолекулярні наноструктури на їх основі, функціоналізовані поліетиленгліколем, фосфоліпідом, а також протипухлинними препаратами чи ДНК; 2) нанокомплекси C60 фулерену з іммобілізованими лікарськими препаратами; 3) феромагнітні наночастинки з іммобілізованими протипухлинними препаратами і феромагнітні мікрочастинки з іммобілізованими антитілами для фракціонування суспензії пухлинних клітин чи специфічних білкових молекул за їхньою спорідненістю до антитіл; 4) металеві наночастинки срібла, золота, а також біметалічні (Ag/Au) наночастинки.

Експериментально доведено, що створені авторами матеріали покращують адресність дії протипухлинних препаратів, що сприяє зменшенню негативних побічних наслідків, зокрема загальної токсичності щодо нормальних тканин і органів. Встановлено, що лікарські препарати, іммобілізовані на створених наноносіях, швидше проникають у клітини і довше зберігають свої фізико-хімічні та біологічні властивості. Доведено, що протипухлинні препарати у складі таких нанокомплексів ефективніше, ніж у вільному стані, знижують життєздатність пухлинних клітини із множинною медикаментозною резистентністю. Доставка ліків за допомогою синтезованих нанорозмірних носіїв дозволяє застосовувати лікарські субстанції з низькою розчинністю у водних середовищах



Практична цінність циклу праць. Встановлено, що комплексування протипухлинних ліків зі створеними поліфункціональними полімерами, а також органічними і неорганічними наночастинками з утворенням надмолекулярних наноструктур (полімерних міцел, везикул, міжмолекулярних, у тому числі, інтерполіелектролітних комплексів) дозволяє: 1) суттєво підвищити ефективність дії ліків, які ними доставляються, і 10-кратно знизити їх діючу дозу зі збереженням терапевтичного ефекту; 2) значно прискорити адресну доставку ліків у клітини-мішені та ініціювати їх апоптичну загибель; 3) забезпечити долання біологічних бар’єрів, пов’язаних із множинною медикаментозною резистентністю пухлинних клітин; 4) знизити негативні побічні ефекти протипухлинних ліків в організмі (кардіо-, гепато- і нефротоксичність); 5) пролонгувати дію протипухлинних чинників в організмі.

Про практичну значимість представлених досліджень свідчать патенти на винаходи і корисні моделі, виконані міжнародні та українські гранти, а також результати випробування створених матеріалів у науково-дослідних і медичних установах. Авторами циклу праць отримано патенти на полімерні композиції для виготовлення виробів ортопедичного призначення. Вони впроваджені ТОВ «Спецконтракт» (Київ) у виробництво на Дніпропетровському казенному експериментальному протезно-ортопедичному підприємстві (Дніпро) і заводі «Армопласт» (Северодонецьк). У Львівському національному медичному університеті ім. Данила Галицького випробувано нові гібридні полімер-неорганічні композиції для прискорення регенерації кісткових дефектів. Опубліковано «Тимчасовий технологічний регламент на виробництво речовини «Магнетит У» (ТТР 03291669.012:2012, Свідоцтво № 46056), запропонованої як засіб для адресної доставки протипухлинних ліків.



КОРОТКИЙ ЗМІСТ ЦИКЛУ ПРАЦЬ

  1. Нові багатофунціональні полімерні наноматеріали для доставки протипухлинних ліків і нуклеїнових кислот

Молекулярний дизайн і синтез нових поверхнево-активних поліфункціональних полімерів і надмолекулярних наноструктур на їх основі був здійснений колективом дослідників із Національного університету «Львівська Політехніка» (керівник - д.х.н. Заіченко О.С.). Запропоновано нові підходи у хімії високомолекулярних сполук, зокрема, синтезовано і поверхнево-активні телехелатні олігомери з кінцевими пероксидними та іншими функціональними фрагментами (ТОП), а також олігопероксиди і олігопероксидні металокомплекси (ОМК) з бічними пероксидними групами та групами аніонного, катіонного і неіонного типів. Ця робота виконується упродовж останніх 25 років. Однією з її головних цілей є синтез нових функціональних поверхнево-активних олігомерів і полімерів складної архітектури (Рис. 1). На їх основі здійснено е конструювання надмолекулярних структур, міцел, везикул, наночастинок, придатних для адресної доставки ліків і нуклеїнових кислот, реагентів для імунізації, магнітних і люмінесцентних маркерів для мічення клітин ссавців і мікроорганізмів.



Рис. 1. Загальна структура полімерного носія та хімічних груп і блоків, використаних для його модифікації.

Вперше розроблено шляхи керованого синтезу блок-кополімерів із заданою кількістю функціональних полімерних блоків контрольованих довжин та архітектури, що містять кінцеві реакційні фрагменти (пероксидні, епоксидні, карбоксильні, сіланольні та інші) (Рис. 1). Останні є зручними для подальшої функціоналізації створених матеріалів, у т.ч. пептидами чи білками.

Перспективність використання нових полімерних нано- та мікрокомпозитів у біології і медицині була підтверджена у дослідженнях, проведених в Інституті біології клітини НАН України (керівник - член-кор. НАН України Стойка Р.С.), а також в Інституті молекулярної біології і генетики НАН України (у співпраці з д.б.н. Філоненком В.В.).

1.1. Підвищення ефективності дії протипухлинних ліків на злоякісні клітини, у т.ч. на клітини із множинною медикаментозною резистентністю

Встановлено, що протипухлинний препарат доксорубіцин у комплексі із синтезованим гребенеподібним полімером полі(ВЕП-ко-ГМА)-графт-ПЕГ, функціоналізованим поліетиленгліколем і фосфатидилхоліном, утворює міцели, які забезпечують значно швидшу (10 хв) адресну доставку доксорубіцину в ядро пухлинних клітин-мішеней порівняно з потраплянням туди препарата у вільному стані (1-2 год).

У випадку такої доставки доксорубіцину спостерігається значне зменшення відносного приросту кількості злоякісних клітин ссавців за дози препарату, що у 10 разів нижча за дозу, в якій такий ефект досягається за дії вільного доксорубіцину. Доксорубіцин у складі нанорозмірного міцелярного комплексу швидше та у суттєво нижчій концентрації викликає загибель пухлинних клітин шляхом апоптозу. Це підтверджено результатами цитологічних, електрофоретичних і біохімічних досліджень.

Висновок щодо підвищення ефективності дії доксорубіцину за його доставки у клітини у складі нанорозмірних міцелярних комплексів з розробленим новим функціональним полімером повністю справдився й для доставки нового металовмісного протипухлинного препарату – КР-1019. Крім того, встановлено, що такий міцелярний комплекс запобігає втраті КР-1019 його біологічної активності внаслідок зміни валентності Рутенію у молекулі цієї протипухлинної субстанції. Активна форма КР-1019 зберігається у комплексі навіть після перебування упродовж 24-х годин у середовищі із сироваткою крові.

Про універсальність розроблених авторами гребенеподібних полімерів і нанорозмірних міцелярних комплексів свідчить їхня здатність адресно доставляти інші протипухлинні субстанції, зокрема синтетичні похідні 4-тіазолідинонів, ефективно долаючи при цьому різні молекулярні механізми множинної медикаментозної резистентності злоякісних клітин тварин і людини.

Показано, що введення мишам із прищепленою лімфомою NK/Ly доксорубіцину у складі нанорозмірного міцелярного комплексу у дозі 0,1 мг/кг ваги має ефект, який співмірний з ефектом дії вільного доксорубіцину у дозі 1 мг/кг ваги. При цьому ріст пухлини повністю припиняється і миші залишаються живими. Слід відзначити, що таке лікування не призводило до зниженням ваги тварин, характерного для дії вільного доксорубіцину. Доксорубіцин у складі міцелярного комплексу з полі(ВЕП-ко-ГМА)-графт-ПЕГ ефективно діяв і під час хіміотерапевтичного лікування мишей з іншою пухлиною - лейкозом L1210.



1.2. Ефективність захисту від негативної побічної дії при цільовій доставці ліків міцелярними комплексами з гребенеподібними полімерами

Внаслідок недостатньої адресності дії протипухлинних ліків в організмі виникають негативні побічні ефекти, зокрема кардіо-, гепато-, нефро- і нейротоксичність, що особливо притаманні такому вживаному препарату як доксорубіцин. Щоб уникнути цього, створено препарат Doxil (виробляється Ben Venue Laboratories для компанії Johnson & Johnson), що представляє собою дoксoрубіцин, інкапсульований у PEG-іловані ліпосоми. На Рис. 2 порівняно структуру препарату Doxil і нанокомплексу, синтезованого авторами циклу праць. Як і Doxil, так і створений нанокомплекс, володіє нижчою кардіотоксичністю, ніж вільний доксорубіцин.






Каталог: sites -> default -> files
files -> Положення про порядок підготовки фахівців ступенів доктора філософії та доктора наук в аспірантурі (ад’юнктурі) та докторантурі вищих навчальних закладів
files -> Відділ аспірантури та докторантури Уманського державного педагогічного університету імені Павла Тичини
files -> Київський національний університет імені Тараса Шевченка
files -> Програма вступного іспиту до аспірантури зі спеціальності 22. 00. 03 соціальні структури та соціальні відносини Затверджено
files -> Культура Античності. Культура Давньої Греції
files -> Системотехнічні засади та інструментально-програмні засоби створення та підтримки цифрових словників сидорчук надія Миколаївна
files -> Міністерство освіти І науки україни державний економіко-технологічний університет транспорту
files -> Конспект лекцій для студентів усіх спеціальностей освітньо-кваліфікаційних рівнів «спеціаліст»,
files -> Конструкції для енергоефективного відновлення забудови, постраждалої від надзвичайних ситуацій

Скачати 367.5 Kb.

Поділіться з Вашими друзьями:
  1   2   3




База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2020
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка