Ю.E. Горшкова, O.Ю. Иваньшина
Научное исследование нацелено на изучение современных комплексных органических, неорганических и органически-неорганических биогибридных нанокомплексов, разрабатываемых для фармакологии и различных областей биомедицины.
Объекты исследования: бактериальная и нанокристаллическая целлюлоза; коллаген; липидные нанокомплексы; биогибридные полимерные комплексы на основе аэрогелей и сверхлегких ультрапористых углеродных материалов; биогибридные нанокомплексы на основе биосовместимых полимеров, биомиметических мембран, «зеленых» нанометаллов и др.
Методы исследования: малоугловое рентгеновское и нейтронное рассеяние, рентгеновская дифракция, сканирующая электронная и атомно-силовая микроскопия, оптическая спектроскопия, динамическое рассеяние света.
Примеры исследований:
Изучено изменение структуры раневых повязок из бактериальной целлюлозы, которые происходят во время ее разложения под воздействием ферментов. Полученные результаты помогут создавать биоразлагаемые повязки с нужными свойствами для лечения ожогов и других повреждений кожи (http://www.jinr.ru/posts/nejtronnoe-rasseyanie-pomogaet-sozdat-protivoozhogovye-ranevye-povyazki-s-zadannymi-svojstvami/).
Изучена морфология новых полимеров с разветвленной архитектурой на основе Poly(2-oxazoline), впервые синтезированных в Санкт-Петербургском госуниверситете, и стабилизация наночастиц Ag0 в этих полимерах. Меньшая вязкость и более высокая стабильность данного полимера по сравнению с широко известным полиэтиленгликолем (ПЭГ) делают этот объект исследования весьма привлекательным для его использования в медицине и фармакологии. На основе данных МУРН и АСМ была предложена многоуровневая структурная модель этих полимеров.
Разработаны биосовместимые нанокомплексы на основе природных компонент: фитогенерированных Ag/AgCl наночастиц, биоподобных мембран и хитозана для применения в биомедицине. Созданные препараты нового поколения для адресной доставки лекарств продемонстрировали высокую эффективность в борьбе с устойчивыми микроорганизмами, а также имеют высокий потенциал в борьбе с раковыми опухолями (https://scientificrussia.ru/articles/v-oiai-rabotaut-nad-sozdaniem-lekarstv-budusego, http://www1.jinr.ru/News/News_1-2022_sajt.pdf).
В рамках нового проекта «Рентгеноструктурный анализ для биомедицины» начато исследование биосовместимых материалов для разработки имплантов нового поколения.
Сотрудничество: ЛЯР ОИЯИ, ЛЯП ОИЯИ, Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН (Москва), Университет науки и технологий МИСиС (Москва), Сколковский институт науки и технологий (Москва), НИЦ «Курчатовский Институт» - ФГБУ «Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова» (Гатчина), Институт высокомолекулярных соединений РАН (Санкт-Петербург), ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины» (Санкт-Петербург)
Публикации:
Rakotoarisoa M., Angelov B., Drechsler M., et al., Liquid crystalline lipid nanoparticles for combined delivery of curcumin, fish oil and BDNF: In vitro neuroprotective potential in a cellular model of tunicamycin-induced endoplasmic reticulum stress. Smart Materials in Medicine, 3, 274-288 (2022). Doi:10.1016/j.smaim.2022.03.001
Smyslov R., Kopitsa G., Gorshkova Y., et al., Novel biocompatible Cu2+-containing composite hydrogels based on bacterial cellulose and poly-1-vinyl-1,2,4-triazole. Smart Materials in Medicine, 3, 382-389 (2022). Doi:10.1016/j.smaim.2022.05.002
Zabrodskaya Y., Egorov V., Sokolov A., et al., Caught red handed: modeling and confirmation of the myeloperoxidase ceruloplasmin alpha-thrombin complex. Biometals, 1-12 (2022). Doi:10.1007/s10534-022-00432-2
Angelova A., Angelov B., Drechsler M., et al., Plasmalogen-based liquid crystalline multiphase structures involving docosapentaenoyl (DPA) derivatives inspired by biological cubic membranes. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 9, 617984 (2021). Doi:10.3389/fcell.2021.617984
Gorshkova Y., Barbinta-Patrascu M.E., Bokuchava G., et al., Biological Performances of Plasmonic Biohybrids Based on Phyto-Silver/Silver Chloride. Nanomaterials, 11, 1811 (2021). Doi:10.3390/nano11071811
Barbinta-Patrascu M.E., Gorshkova Y., Ungureanu C., et al., Antitumoral activity of biohybrids based on turmeric and silver/silver chloride nanoparticles. Materials, 14, 4726 (2021). Doi:10.3390/ma14164726
A.D. Yapryntsev, A.E. Baranchikov, A.V. Churakov, G.P. Kopitsa, A.A. Silvestrova, M.V. Golikova, O.S. Ivanova, Yu.E. Gorshkova, V.K. Ivanov. First amorphous and crystalline yttrium lactate: synthesis and structural features. RSC Advances, 11, 30195–30205 (2021). Doi:10.1039/D1RA05923H
Ivanova L.A., Ustinovich K.B., Khamova T.V., et al., Crystal and supramolecular structure of bacterial cellulose hydrolyzed by cellobiohydrolase from Scytalidium candidum 3C: A basis for development of biodegradable wound dressings. Materials, 13, 2087 (2020). Doi:10.3390/ma13092087
Kyzyma O., Bashmakova N., Gorshkova Yu., et al., Interaction between the plant alkaloid berberine and fullerene C70: Experimental and quantum-chemical study, J. Mol. Liq., 278, 452-459 (2019). Doi:10.1016/j.molliq.2019.01.062
Lezov A.A., Gubarev A.S., Podsevalnikova A.N., et al., Temperature-responsive star-shaped poly(2-ethyl-2-oxazoline) and poly(2-isopropyl-2-oxazoline) with central thiacalix[4]arene fragments: structure and properties in solutions. Colloid and Polymer Science, 297, 285 – 296 (2019). Doi:10.1007/s00396-018-4458-9
Lezov A., Gubarev A., Mikhailova M., et al., Star-Shaped Poly(2-ethyl-2-oxazoline) and Poly(2-isopropyl-2-oxazoline) with Central Thiacalix[4]Arene Fragments: Reduction and Stabilization of Silver Nanoparticles. Polymers, 11(12), 2006 (2019). Doi:10.3390/polym11122006