Șef - Prof. Profesorul Vladimir Aleksandrovich Kuzmin
Direcțiile de bază ale cercetărilor de laborator
- coloranți fotochimiei și compuși organici înrudite (ftalocianină, bistsianinovye, coloranți porfirina)
- Fotochimie și photophysics compușilor heterociclici (dihidrochinolină, furodigidrohinoliny, geteroarenovye azo, fosfoniu, iodonium ilide) Organic
- transfer de energie, transferul de electroni, protoni și atomul de hidrogen în fotochimiei
- Cinetica Photoprocesses elementare care implică intermediari durată scurtă de viață de bliț fotoliză
- Photonics complexe coloranți, photosensitizers cu Biomacromolecules (proteine, acizi nucleici)
- Mecanismele fotosintetică, procesele și dezvoltarea unei noi generații de fotosensibilizatori pentru terapia fotodinamica in oncologie si sensibilizatori
pentru terapia PUVA în dermatologie. - Investigarea mecanismelor proceselor redox și fotochimice pentru a dezvolta tehnologii ecologice
Direcția majoră a proceselor de studii de laborator fotosensibilizare - studierea mecanismului și cinetica proceselor fotochimice elementare ultrarapide care implică molecule de coloranți și compuși înrudiți. Metoda flash fotoliza au fost studiate mecanismul și cinetica etapele elementare fotosintetică reacții de transfer de electroni, un atom de hidrogen, iar transferul de energie de protoni cu stările excitate de coloranți și molecule organice înrudite în cadrul sistemelor omogene și structural organizate, precum și mass-media comandate la interfață. Se obțin caracteristici spectrale și cinetice ale intermediarilor intermediari de scurtă durată (singlet excitat și stările triplet, radicalii exciplexes și perechile radicali, ioni radicali photoisomer) implicând coloranți (cianinei, bistsianinovye, merocyanine, porfirina). Legile de bază ale proceselor fotochimice care implică complexe de coloranți și Biomacromolecules (proteine, acizi nucleici). Au fost elaborate metode fluorescente de determinare a gradului de ADN extracelular și fragmentarea acestuia în ser uman pentru determinarea indicatorilor biochimici de bază ale apoptozei și necroză controlului în diagnosticul clinic al proceselor patologice în organism. Studierea complexarea porfirine, dorine, cyanines, absorbind în regiunea roșie și în apropierea spectrului infraroșu, cu moleculele de albumină este importantă pentru înțelegerea mecanismului proceselor fotosintetică care au loc in celulele canceroase in terapia fotodinamica, si de a dezvolta photosensitizers noi si eficiente pentru terapia fotodinamică.
In studiile de laborator sunt caracteristicile spectrale-cinetice ale nanoparticulelor bazate pe auto-organizate J-agregate de coloranți polymethine și complexele acestora, ceea ce este important să se controleze proprietățile nanoparticulelor. Procesele de fluorescență mecanismul supertusheniya sub influența nanoparticulelor de aur organizate în sisteme care implică molecule de acid nucleic și coloranți organici. Studiile mecanismului proceselor de interacțiune a punctelor cuantice in sisteme moleculare organizate formate complexe Coloranți cu Biomacromolecules.
Pe baza studiului cineticii și mecanismul de intermediari de reacție activi de scurtă durată generate în reacții dihydroquinolines fotochimice în diferiți solvenți a fost descoperit anterior necunoscute dihydroquinolines reacție fotoinduse plus față de solvent la legătura dublă, care are loc în solvenți protici. Sa stabilit rolul important al carbocationilor în aceste reacții și efectul solventului asupra mecanismului procesului foto. Se arată că procesul fotochimic primar în timpul dihydroquinolines fotoliză în solvenți protici este transferul unui proton din solvent la unrelaxed dihidrochinolină stare excitată care apar în domeniul timp femtosecond. Set photocycloaddition reacție furodigidrohinolina stare triplet la Timina, care se deschide posibilitatea de a crea o nouă generație de sensibilizatori pentru tratamentul PUVA diferitelor boli autoimune.
Investigarea mecanismelor proceselor fotochimice care au loc în apele naturale și a sistemelor de model sub acțiunea radiațiilor UV permis să propună și să pună în aplicare, practic, tehnologia UV purificarea și dezinfectarea apelor naturale și a deșeurilor.
Nekipelova Tatyana Dmitrievna, dr.hab
Mihail Kuzmin Gheorghievici, dr.hab
Shapiro Boris Isaakovich, D.Sc.
Shtil Aleksandr Albertovich MD
Lihvantseva Vera Gennadevna, MD
Tulpina Elena V. Prof.
Vladimir Aleksandrovich Kuzmin Prof.
Golovina Galina Vladimirovna Ph.D.
Klimovich Olga Nikolaevna Ph.D.
Shvydkiy Vyacheslav Olegovich Ph.D.
Pogonin Vladimir Ivanovich Ph.D.
Radcenko Aleksandra Shamievna Ph.D.
Kostyukov Aleksey Aleksandrovich
Morozov Vladimir Nikolaevici
Shibaeva Anna Valerevna
Tyapina Olga Anatolevna
Raff Polina Aleksandrovna
în reviste românești (5 articole)
Numărul de acord de grant: 14.613.21.0042
Subiect: „Biskarbotsianiny o nouă clasă de fotosensibilizator împotriva cancerului: proprietăți fotochimice și mecanisme de moartea celulelor tumorale“
Focus: Eficiența energetică, eficiența energetică, energia nucleară; Sisteme de transport si spatiu; Științele vieții; nanosistemelor Industrie; Utilizarea rațională a resurselor naturale; Sisteme informaționale și de telecomunicații
Tehnologia critice: tehnologii biomedicale si de uz veterinar
Artist: Federal Instituția de Stat de Științe Institutul de Fizică biochimice. NM Emanuel al Academiei Române de Științe
partener străin: Laboratorul fotobiofiziki Departamentul de Fizică Facultatea de Filosofie, Științe și Literatură de la Universitatea din Sao Paulo (USP) în Ribeyron Preto, Brazilia
Cuvinte cheie: Oncologie, biskarbotsianin, fotochimie, terapia fotodinamica, moartea celulelor
Introducerea unei noi clase de compusi terapia cancerului - karbotsianinov dimeric grupe cromofore conjugate sunt caracterizate prin randament cuantic ridicat de fluorescență, cu lungime de undă lungă absorbanță maximă și hidrofobicitate scăzută legate de toxicitate adverse.
Rezultatele majore de faza 2 a proiectului sunt: studiul caracteristicilor fotochimice ale noului biskarbotsianinov și să studieze mecanismul citotoxic al acțiunii fotoactivată biskarbotsianinov asupra celulelor tumorale in vitro.
În cursul lucrărilor planificate pe scena 2 a acordului următoarele activități au fost realizate:
- Reacțiile au studiat fotoinduse în complexe biskarbotsianinov: cinetica formării și distrugerea singlet și triplet stări, reacții care implică radicali liberi.
- Un program de cercetare și proceduri de testare a mostrelor experimentale biskarbotsianinov metode de Chimie Fizică și Fotochimie (determinarea timpului de stingere a tripletului, formarea și distrugerea intermediarilor de procese fotochimice în biskarbotsianinov complecși cu albumina).
- Câștigat un model experimental de compuși lider pentru utilizare în cercetarea biologică.
- Am investigat intracelular biskarbotsianina lider de localizare.
- Mecanismul de moartea celulelor induse de fotografie sub influența biskarbotsianinov pe un model de linii continue de cancer de adenocarcinom și melanomul.
- Un program de cercetare și metode de încercare a probelor experimentale biskarbotsianinov metode de biologie celulara.
- Cercetarea a efectuat teste ale probelor experimentale biskarbotsianinov metode de biologie celulara.
- Organizat un program de lider compusi preclinice.
- Rezumând rezultatele PNI.
- Conceptul de aplicare a biskarbotsianinov ca fotosensibilizatori.
În detrimentul partenerului extern al proiectului de la Universitatea din Sao Paulo (oraș Ribeyron Preto, Brazilia), următoarele activități au fost realizate:
- tehnica de laborator pentru determinarea Fototransformare dezvoltate biskarbotsianinov în funcție de pH-ul și tăria ionică a soluției.
- Metoda de laborator de determinare a complexelor dezvoltat dependenței masă Fototransformare biskarbotsianinov cu Biomacromolecules asupra pH-ului și tăria ionică a soluției.
- Rezultatele. PN Dezvoltarea conceptului de aplicare a biskarbotsianinov ca fotosensibilizatori.
Efectuate pentru a selecta compușii mai promițătoare pentru practică grup utilizare lider BCC: 2,6-bis- (3,7-di-N-metil-benzo [1,2-d: 4,3-d „] bistiazol -) - [ N-metil-3,3'-dimetil-indokarbotsianina] perclorat - BKC 324, realizată de timpul său de funcționare în cantități suficiente preparative pentru testele spectrofluorimetrice de cercetare și de celule de cultură-metode.
Acumularea Dinamica BKTS324 de celulele tumorale de diferite tipuri, prin care această substanță a demonstrat capacitatea de a se acumula în tumorile de 10-15 ori mai repede decât photosensitizer tetrapirolic ciclic utilizat în PDT (porfirinele și ftalocianinele bakterohlorinov) existente. În același timp, ea a constatat că la câteva ore după acumularea BKTS324 în celulele tumorale este inițiată de transportul de întoarcere a colorantului în mediu. Acest fenomen nu a fost descris anterior în literatura de specialitate, un efect favorabil asupra selectivității celulelor tumorale otnoshneii PDT, cu toate acestea, necesită dezvoltarea unor orientări mai precise pentru respectarea timpului de execuție a procedurii PDT decât se obișnuiește în prezent în ceea ce privește seria FS de porfirine bakterohlorinov și ftalocianina .
Intracelulara BKTS324 studiat biodistributia in celulele tumorale prezinta tropism sale pentru compartimentele având un pH scăzut: lizozomi spațiu mezhmembrannnomu și mitocondrii. Faptul de tropism BKTS324 în regiunea perinucleara a citoplasmei.
Metode de studiu a proceselor fotochimice rapide în BKTS324 complexe cu albumină și ADN-ul a indicat faptul că rolul principal în foto-induse de citotoxicitate CSD joacă nici generație de o stare excitată triplet de oxigen care rezultă din traversarea intersystem, se credea până acum, iar generarea directă a anionului superoxid radical datorită transferului de electroni un colorant molecula colorant O2 compensare încărcare ulterioară datorită structurilor aromatice ale biopolimeri (proteine si ADN-ului). Datele obtinute experimente fotochimice confirmate in experimente cu linii de celule invitro. c radical un senzor de fluorescenta superoxid anion MitoSOX Red arătat că celulele HCT116 iradiere adenocarcinom, încărcat WSC 324, conduce la o acumulare rapidă în citoplasmă concentrațiile supercritice de O2 • -.
Având în vedere durata lungă de viață O2 • - în comparație cu O2 • Acest mecanism face ca fototoxicitate CSD 324 independent de localizarea spațială a colorantului în celula tumorală. Astfel, devine posibil să se utilizeze în mod eficient instalațiile de practica kovlentnye CSD 324 cu purtători polimerice care sunt ineficiente în cazul altor tipuri de FS și nu au fost utilizate în clinică, în ciuda prezenței a numeroase publicații pe această temă.
În scopul adaptării metodelor folosesc BKTS324 în PDT și cuantificarea contribuției colorantul localizate la diferite compartimente intracelulare în moartea celulelor tumorale fotoinduse dezvoltat tehnica de laborator pentru măsurarea duratei de viață a stării triplet în complexele biskarbotsianinov cu proteinele din sânge (albumină, alfa-fetoproteina) ca o funcție de pH . Tehnici de laborator dezvoltate pentru măsurarea fluorescenta durata de viata, un complex coloranți biskarbotsianinovyh și proteine bazate pe măsurarea directă a cineticii de degradare a statului excitat singlet prin numărarea foton.
Ca parte PNIER arătat prima mare promisiune ca fotosensibilizatori biskarbotsianinovyh coloranți cu două heterocicluri încărcate pozitiv conectate printr-un agent de legătură polymethine flexibil. Spre deosebire de PS cu o structură de inel rigid (tetrapyrroles și ftalocianinele), WSC au activitate fotochimică neglijabilă în soluții apoase este complecși cu biopolimeri. Cu toate acestea, legarea la proteinele purtătoare datorate fixare și polymethine dimerilor linker fractură CSD formate în soluție apoasă, care aduce randamentul cuantic al statului triplet la 100%. Astfel, prin alegerea corespunzătoare a proteinelor purtătoare CSD furnizează o selectivitate fotoinduse acțiune fototoxice substanțial mai mare asupra celulelor țintă decât fotosensibilizatori existente.
0,5-0,8 mM) și constantele de legare ridicate cu el WSC 324 (10 din 5 M-1).
Rezultatele obținute îndeplinesc în totalitate cerințele pentru punerea în aplicare a acestui proiect. Efectuate pentru a selecta compușii mai promițătoare pentru practică grup utilizare lider BCC: 2,6-bis- (3,7-di-N-metil-benzo [1,2-d: 4,3-d „] bistiazol -) - [ N-metil-3,3'-dimetil-indokarbotsianina] perclorat - BKC 324, realizată de timpul său de funcționare în cantități suficiente preparative pentru testele spectrofluorimetrice de cercetare și de celule de cultură-metode. Acumularea Dinamica BKTS324 de celulele tumorale de diferite tipuri, prin care această substanță a demonstrat capacitatea de a se acumula în tumorile de 10-15 ori mai repede decât photosensitizer tetrapirolic ciclic utilizat în PDT (porfirinele și ftalocianinele bakterohlorinov) existente.
- Rezultatele activităților intelectuale care trebuie protejate (RIA), obținute în cadrul aplicării cercetării științifice și de dezvoltare experimentală.
- Scopul și domeniul de aplicare a rezultatelor proiectului
Rezultatele pot fi folosite pentru a dezvolta produse inovatoare - photosensitizers noi si eficiente bazate pe conexiuni biskhromofornyh.
Rezultatele sunt aplicabile în domeniul medicinei practice. Substanțele de testat sunt potențial agenți foarte eficiente pentru terapie non-invaziva si minim invaziva fotodinamică a tumorilor de diferite origini, și pot fi de asemenea utilizate în practica dermatologie și efecte antibacteriene.
Dezvoltarea photosensitizers pe bază de coloranți biskhromofornyh kabotsianinovyh va avea un impact major asupra progreselor înregistrate în dezvoltarea de noi fotosensibilizatori pentru terapia fotodinamica in oncologie. Utilizarea cromofori conjugate în structura chimică se deschide posibilitatea de a crea un compus mai stabil termic, iar pe de altă parte, duce la o creștere dramatică a randamentului cuantic al trecerii intersystem la starea triplet, care joacă un rol-cheie în fotosensibilitatea distrugerea fotochimică a celulelor tumorale. Rezultatele obținute în cooperare ramkahmezhdunarodnogo va avea un impact important asupra dezvoltării în domeniul fotonicii de cercetare coloranți biskhromofornyh. Prezența a două cromofori conjugate în molecula biskarbotsianinovyh coloranți conduce la un efect important - o schimbare în spectrele de absorbție ale fotosensibilizatorului în regiunea roșie a spectrului și până la domeniul infraroșu apropiat, care deschide o oportunitate unică pentru o penetrare mai adâncă a radiației la țesutul tumoral.
- Efectele punerii în aplicare a rezultatelor proiectului
Rezultatele acestui proiect în cooperare ramkahmezhdunarodnogo va conduce la crearea de noi photosensitizers bazate pe biskarbotsianinovyh coloranți pentru terapia fotodinamică și aplicarea sa în medicină.
- Forme și cantități de comercializarea rezultatelor proiectului
Posibila formă de comercializare a rezultatelor obținute în cadrul proiectului poate fi crearea de photosensitizers cu coloranți biskarbotsianinovyh. Comercializarea acestor rezultate vor fi disponibile în două moduri: crearea produsului comercial brevetat - un medicament terapeutic pentru terapia fotodinamica, precum și dezvoltarea și implementarea metodelor optimizate de terapie a bolilor.
Pe baza rezultatelor activității intelectuale este posibilă crearea de noi formule formulări farmaceutice pentru terapia fotodinamică bazată pe biskarbotsianinov și implementarea producției comerciale a medicamentului. substanță și servicii pentru a oferi ingrijire medicala tehnologie high-tech au un potențial comercial ridicat. 1% din populație bolile tumorale non-melanom sensibile ale pielii. PDT le permite la tratament în condiții nestaționare, cu un dispozitiv compact pentru uz personal.