Редакционная коллегия и главный редактор журнала «Тонкие химические технологии = Fine Chemical Technologies» сердечно поздравляют академика Ивана Александровича Новакова с 75-летием и желают ему крепкого здоровья и новых творческих успехов.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
- Установлена эффективность работы композиционного сорбента «хитозан–коллоидный кремнезем» в процессе динамической очистки водных сред от ионов Cu(II), Zn(II), Cd(II) и Cr(III).
- Определены времена проскока ионов и насыщения разработанного сорбента и рассчитана его динамическая обменная емкость путем обработки кинетических кривых сорбции ионов тяжелых металлов, снятых при осуществлении сорбции в динамических условиях.
- Представлены результаты регенерации и возможность повторного использования сорбента, который способен выдерживать до пяти циклов сорбции–десорбции с сохранением степени извлечения катионов меди выше 90%.
Цели. Изучение сорбционных, токсикологических и регенерационных свойств композиционного сорбента на основе гидрогеля хитозана и несуспендированного диоксида кремния («хитозан–коллоидный кремнезем»), проявляющихся в динамических условиях очистки водных растворов от ионов тяжелых металлов.
Методы. Полную динамическую обменную емкость композиционного сорбента «хитозан–коллоидный кремнезем» оценивали в условиях динамической сорбции, пропуская через неподвижный сорбционный слой растворы, содержащие ионы Zn(II), Cd(II), Cu(II) и Cr(III) с концентрацией 240–251 мг/л. Метод определения острой токсичности с использованием дафний (Daphnia magna Straus) основан на прямом счете процента смертности дафний при воздействии токсических веществ, присутствующих в исследуемой водной вытяжке, по сравнению с контрольной культурой в пробах, не содержащих токсических веществ. Оценку регенерационной способности сорбента определяли фиксированием количества циклов сорбции–десорбции с использованием элюентов — 0.1 М NaOH, 0.1 М NaHCO3, а также водных растворов H2O2 (1 и 3%).
Результаты. Установлена эффективность работы композиционного сорбента «хитозан–коллоидный кремнезем» в процессе динамической очистки водных сред от ионов Cu(II), Zn(II), Cd(II) и Cr(III). Определены времена проскока ионов и насыщения разработанного сорбента и рассчитана его динамическая обменная емкость путем обработки кинетических кривых сорбции ионов тяжелых металлов, снятых при осуществлении сорбции в динамических условиях. Представлены результаты регенерации и возможность повторного использования сорбента, который способен выдерживать до пяти циклов сорбции–десорбции с сохранением степени извлечения катионов меди выше 90%.
Выводы. Анализ кинетических кривых показал, что движущей силой динамической очистки водных сред от тяжелых металлов полученным сорбентом является внешнедиффузионный массоперенос ионов из подвижной фазы раствора. Биотестирование образцов показало, что разработанный сорбент на основе хитозана не обладает острой токсичностью.
ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
- Реакции внутримолекулярной кислотно-каталитической дегидратации гексанола-2 и изомеризующего алкоксикарбонилирования образующегося гексена-2, катализируемого системой Pd(PPh3)2Cl2–XANTPHOS–метансульфокислота, могут быть совмещены в одном реакторе.
- Метансульфокислота одновременно выполняет функции катализатора дегидратации гексанола-2 и сокатализатора палладий-фосфиновой системы алкоксикарбонилирования гексенов.
- Вприсутствии каталитической системы Pd(PPh3)2Cl2–XANTPHOS–метансульфокислота могут быть реализованы в одном реакторе процессы синтеза сложных эфиров гептановой кислоты из гексанола-2, метанола и СО.
- Увеличение концентрации метанола негативно влияет на скорости дегидратации гексанола-2 и образование 2-гексиловых эфиров карбоновых кислот С7.
- Небольшие количества метанола в реакционной массе приводят к увеличению доли сложных эфиров гептановой кислоты среди сложных эфиров карбоновых кислот С7.
Цели. Изучить возможности совмещения в одном реакторе процессов: 1) дегидратации гексанола-2 и изомеризующего алкоксикарбонилирования образующегося гексена-2 для получения 2-гексилгептаноата; 2) дегидратации гексанола-2 и изомеризующего метоксикарбонилирования образующегося гексена-2 для получения метиловых эфиров карбоновых кислот С7. Исследовать закономерности влияния концентрации гексанола-2 и метанола на скорость совмещенного процесса.
Методы. Совмещенный процесс изучали в среде толуола в периодическом стальном реакторе, рассчитанном на работу при повышенном давлении, снабженном стеклянной вставкой, магнитной мешалкой, пробоотборником, устройствами ввода и сброса газов. Отбираемые в ходе совмещенного процесса пробы реакционной массы анализировали методом газо-жидкостной хроматографии с пламенно-ионизационным детектором.
Результаты. Показана возможность совмещения в одном реакторе дегидратации гексанола-2, катализируемой метансульфокислотой, и изомеризующего алкоксикарбонилирования образующегося гексена-2 гексанолом-2 и СО, катализируемого системой Pd(PPh3)2Cl2–XANTPHOS–метансульфокислота. Установлены экстремальные зависимости скоростей дегидратации гексанола-2 и образования сложных эфиров карбоновых кислот С7 от концентрации гексанола-2. Показана возможность реализации совмещенного в одном реакторе процесса синтеза сложных эфиров из гексанола-2, метанола и СО с преимущественным образованием сложных эфиров гептановой кислоты в присутствии указанной каталитической системы. Обнаружено снижение скоростей дегидратации гексанола-2 и образования 2-гексиловых эфиров карбоновых кислот С7 с увеличением концентрации метанола в реакционной массе. В мягких условиях (температура 115°С, давление СО 3 МПа) в присутствии добавок метанола определена суммарная доля 2-гексилового и метилового эфиров гептановой кислоты среди сложных эфиров карбоновых кислот С7, которая составила 85.5%.
Выводы. Реакции внутримолекулярной кислотно-каталитической дегидратации гексанола-2 и изомеризующего алкоксикарбонилирования образующегося гексена-2, катализируемого системой Pd(PPh3) 2Cl2–XANTPHOS–метансульфокислота, могут быть совмещены в одном реакторе. Метансульфокислота одновременно выполняет функции катализатора дегидратации гексанола-2 и сокатализатора палладий-фосфиновой системы алкоксикарбонилирования гексенов. В присутствии каталитической системы Pd(PPh3) 2Cl2–XANTPHOS–метансульфокислота могут быть реализованы в одном реакторе процессы синтеза сложных эфиров гептановой кислоты из гексанола-2, метанола и СО. Увеличение концентрации метанола негативно влияет на скорости дегидратации гексанола-2 и образование 2-гексиловых эфиров карбоновых кислот С7. Небольшие количества метанола в реакционной массе приводят к увеличению доли сложных эфиров гептановой кислоты среди сложных эфиров карбоновых кислот С7.
ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
- Разработаны схемы получения бивалентных катионных амфифилов на основе производных L-орнитина. В дизайне целевых соединений использовались различия в структуре алифатических аминокислот (глицин, β-аланин, γ-аминомасляная кислота (ГАМК)), в длине алкильных радикалов (С8, С12) или в наличии индольного фрагмента.
- Показана высокая антибактериальная активность синтезированных соединений. Наиболее активными оказались липоаминокислоты с терминальными остатками ГАМК и несимметричным неполярным блоком (триптамил–додециламин).
- Значения МИК составили 0.39 мкг/мл в отношении грамположительных бактерий и 1.56 мкг/мл для грамотрицательных бактерий. Производное ГАМК с симметричным липофильным фрагментом на основе диоктиламина продемонстрировало активность с МИК 0.78 мкг/мл в отношении B. subtilis и 3.12 мкг/мл в отношении E. coli.
Цели. Катионные амфифилы и антимикробные пептидомиметики широко исследуются в качестве антибактериальных средств в связи с их мембрано-активным механизмом действия. Особое внимание уделяется рациональному дизайну данных соединений для достижения высокой антимикробной активности. Целью данной работы является синтез и определение эффективности антибактериального действия бивалентных катионных амфифилов с L-орнитином в качестве разветвителя. Соединения отличаются степенью гидрофобности за счет варьирования N-концевых алифатических аминокислот в полярном блоке и чередованием диалкильного и алкил-гетарильного радикалов в липофильном блоке.
Методы. Для синтеза неполярных фрагментов амфифилов использованы методы алкилирования аминов алкилбромидами в присутствии карбонатных солей. Формирование амидных связей производных L-орнитина с аминокислотами осуществлялось карбодиимидным методом. Для выделения продуктов реакции из реакционной смеси использовалась колоночная хроматография на силикагеле и окиси алюминия II степени активности по Брокману. Определена антимикробная активность синтезированных соединений по отношению к грамположительным B. subtilis 534 и грамотрицательным E. coli М17 штаммов бактерий. Значения минимальной ингибирующей концентрации (МИК) фиксировались с помощью метода серийных микроразбавлений в питательной среде.
Результаты. Разработаны схемы получения бивалентных катионных амфифилов на основе производных L-орнитина. В дизайне целевых соединений использовались различия в структуре алифатических аминокислот (глицин, β-аланин, γ-аминомасляная кислота (ГАМК)), в длине алкильных радикалов (С8, С12) или в наличии индольного фрагмента. Показана высокая антибактериальная активность синтезированных соединений. Наиболее активными оказались липоаминокислоты с терминальными остатками ГАМК и несимметричным неполярным блоком (триптамил–додециламин). Значения МИК составили 0.39 мкг/мл в отношении грамположительных бактерий и 1.56 мкг/мл для грамотрицательных бактерий. Производное ГАМК с симметричным липофильным фрагментом на основе диоктиламина продемонстрировало активность с МИК 0.78 мкг/мл в отношении B. subtilis и 3.12 мкг/мл в отношении E. coli.
Выводы. Синтезировано девять новых липоаминокислотных катионных бивалентных амфифилов на основе L-орнитина. Структура полученных соединений подтверждена данными спектроскопии ядерного магнитного резонанса 1Н и масс-спектрометрии. Определены соединения-лидеры по антимикробной активности как по отношению к грамположительным, так и по отношению к грамотрицательным штаммам бактерий. Показано влияние степени липофильности в асимметричном неполярном блоке на уровень проявляемой антимикробной активности.
- В обзоре изложен принцип технологии PROTAC®, который заключается в конструировании химерной молекулы, состоящей из трех фрагментов. Один фрагмент специфически связывается с биомишенью, другой рекрутирует протеолитическую систему клетки-хозяина, а третий связывает их между собой.
- Описаны направления современного развития технологии, а также возможности и ограничения химерных молекул в борьбе с разными типами инфекционных заболеваний.
Цели. Описать фармацевтическую технологию направленной деградации белковых молекул (PROTAC®, PROteolysis TArgeting Chimera), подходы к конструированию молекулы PROTAC®, методы подбора и синтеза лигандов и линкера, а также применение данной технологии в борьбе с различными заболеваниями и возможные ограничения ее использования.
Результаты. Обзор охватывает 77 источников, в основном за 2020–2023 гг. В обзоре изложен принцип технологии PROTAC®, который заключается в конструировании химерной молекулы, состоящей из трех фрагментов. Один фрагмент специфически связывается с биомишенью, другой рекрутирует протеолитическую систему клетки-хозяина, а третий связывает их между собой. Описаны направления современного развития технологии, а также возможности и ограничения химерных молекул в борьбе с разными типами инфекционных заболеваний.
Выводы. Показаны перспективы использования технологии PROTAC® в борьбе с онкологическими, нейродегенеративными, аутоиммунными и инфекционными заболеваниями.
БИОХИМИЯ И БИОТЕХНОЛОГИЯ
- Цель исследования — изучение изменения уровня метилирования ряда генов микроРНК и составление потенциальной панели маркеров для диагностики и прогноза немелкоклеточного рака легкого.
- В результате анализа уровней метилирования генов микроРНК показано значимое (p < 0.05) увеличение уровня метилирования восьми генов микроРНК: MIR124-1/2/3, MIR125В-1, MIR129-2, MIR137, MIR375, MIR1258, MIR339 (p < 0.01, FDR ≤ 0.25).
- Проведен ROC анализ, позволивший предложить панель маркеров для диагностики немелкоклеточного рака легкого по характеру метилирования исследованных генов микроРНК в опухоли и норме.
Цели. Рак легкого представляет собой гетерогенное злокачественное новообразование с низким диагностическим потенциалом, характеризующееся бессимптомным течением вплоть до поздних стадий, высокой частотой неблагоприятных исходов и высокой вероятностью метастазирования. Его самой распространенной формой является немелкоклеточный рак легкого (НМРЛ). Последние исследования показывают значительную роль некодирующих РНК, в частности, микроРНК, в развитии НМРЛ. МикроРНК выполняют функцию пост-транскрипционных регуляторов экспрессии белок-кодирующих генов, в том числе, связанных с онкогенезом, и вовлечены в процессы пролиферации, дифференцировки и апоптоза клеток. Одним из путей регуляции экспрессии самих микроРНК является изменение метилирования CpG-островка, прилежащего к гену микроРНК или перекрывающего его. Показано, что гены микроРНК в несколько раз чаще подвергаются метилированию, чем белок-кодирующие гены. Целью настоящего исследования являлось изучение изменения уровня метилирования ряда генов микроРНК и составление потенциальной панели маркеров для диагностики и прогноза НМРЛ.
Методы. Образцы опухолей НМРЛ собраны и клинически охарактеризованы в НИИ клинической онкологии Национального медицинского исследовательского центра онкологии им. Н.Н. Блохина. Высокомолекулярную ДНК выделяли из ткани стандартным методом. Анализ уровня метилирования проводили с применением бисульфитной конверсии ДНК и количественной метилспецифичной полимеразной цепной реакцией с детекцией в реальном времени. Для оценки значимости различий между исследуемыми группами применяли непараметрический критерий Манна–Уитни для независимых выборок. Различия считали достоверными при p < 0.05.
Результаты. В результате анализа уровней метилирования генов микроРНК нами было показано значимое (p < 0.05) увеличение уровня метилирования восьми генов микроРНК: MIR124-1/2/3, MIR125В-1, MIR129-2, MIR137, MIR375, MIR1258, MIR339 (p < 0.01, FDR ≤ 0.25). Был проведен ROC-анализ, позволивший предложить панель маркеров для диагностики НМРЛ по характеру метилирования исследованных генов микроРНК в опухоли и норме.
Выводы. Полученные нами результаты способствуют пониманию молекулярных механизмов развития НМРЛ и могут быть использованы при разработке новых диагностических и прогностических подходов в клинической онкологии.
- Разработана эффективная технология культивирования клеток яичников китайского хомячка (СНО), стабильно продуцирующих антитело GamP2C5, которое является компонентомI препарата ГамКовиМаб для экстренной̆ профилактики и терапии инфекции, вызванной̆ вирусом SARS-CoV-2.
- Получен стабильный клон продуцент антитела CHO GamP2C5 клон 78 и отработана методика культивирования полученного клона продуцента на различных питательных средах.
- Выбраны наиболее подходящие режимы культивирования, питательная среда и оптимальные подпитки.
- Технология была отработана в лабораторных условиях в 10-литровом реакторе и успешно масштабирована на производстве.
Цели. Разработать эффективную технологию культивирования клеток яичников китайского хомячка (СНО), стабильно продуцирующих антитело GamP2C5, которое является компонентом I кандидатного препарата ГамКовиМаб для экстренной профилактики и терапии инфекции, вызванной вирусом SARS-CoV-2; подобрать оптимальные параметры культивирования и масштабировать данную технологию на производстве.
Методы. Исследование проводилось на культуре клеток СНО GamP2C5 (клон 78), продуцирующей однодоменное антитело, слитое с Fc-фрагментом IgG1 человека GamP2C5; были использованы различные среды для культивирования и питательные добавки. Культивирование клеток проходило в колбах Эрленмейера, биореакторе c волновым типом перемешивания Biostat® RM 20 basic, минибиореакторах Ambr® 250, биореакторе с осевым типом перемешивания STR 200.
Результаты. При помощи молекулярно-генетических и биотехнологических методов был получен стабильный клон-продуцент антитела CHO GamP2C5 (клон 78), и отработана методика культивирования полученного клона-продуцента на различных питательных средах. Были выбраны наиболее подходящие режимы культивирования, питательная среда и оптимальные подпитки. Данная технология была отработана в лабораторных условиях в 10-литровом реакторе и успешно масштабирована на производстве в филиале «Медгамал» Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи.
Выводы. В данном исследовании показана принципиальная возможность разработки и масштабирования технологии культивирования для получения препарата на основе модифицированного однодоменного антитела с вируснейтрализующей активностью против различных штаммов вируса SARS-CoV-2.
ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
- Цель работы — получение и исследование фаз в системах Re(IV)S2–Ti(IV)S2, Re(IV)S2–Mo(IV)S2 и Re(IV)S2–W(IV)S2.
- Образцы были получены методом высокотемпературного твердофазного ампульного синтеза в вакууме.
- Установлены области существования твердых растворов, интеркалатов и двухфазных областей в полученных системах.
- В богатых рением областях образуются твердые растворы по типу внедрения, в то время как в областях, близких к дисульфидам титана и молибдена, реализуются интеркалированные фазы. В системе ReS2–WS2 существует область твердых растворов, включающая 30, 50 и 70 мол. % дисульфида рения, структура которых является полиморфной модификацией структуры исходных компонентов.
Цели. Халькогениды переходных элементов с низкой степенью окисления, а также их замещенные производные до сих пор являются малоизученным классом химических соединений. В качестве нового двумерного полупроводника дисульфид рения имеет множество отличительных особенностей и обладает большим потенциалом для применения благодаря своей необычной структуре и уникальным анизотропным свойствам, а наличие у данного соединения слабой межслойной связи и уникальной искаженной октаэдрической (1Т) структуры позволяет предположить возможность создания новых фаз на его основе. Цель данной работы — получение и исследование фаз в системах Re(IV)S2–Ti(IV)S2, Re(IV)S2–Mo(IV)S2 и Re(IV)S2–W(IV)S2.
Методы. Образцы были получены методом высокотемпературного твердофазного ампульного синтеза в вакууме. Исследование проводили методами рентгенофазового анализа и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.
Результаты. Установлены области существования твердых растворов, интеркалатов и двухфазных областей в полученных системах. Для новых фаз получены дифрактограммы и рассчитаны параметры кристаллической решетки. По данным энергий связи остовных электронов с ядром показано, в каких валентных состояниях находятся элементы после синтеза, подтверждено, что все полученные в результате синтеза фазы содержат переходные элементы в степени окисления (IV).
Выводы. В богатых рением областях образуются твердые растворы по типу внедрения, в то время как в областях, близких к дисульфидам титана и молибдена, реализуются интеркалированные фазы. В системе ReS2–WS2 существует область твердых растворов, включающая 30, 50 и 70 мол. % дисульфида рения, структура которых является полиморфной модификацией структуры исходных компонентов. Подтверждено присутствие рения, молибдена и вольфрама в этих фазах в степени окисления (+IV).
Полученные данные о фазообразовании в системах дихалькогенидов могут быть практически использованы при создании материалов, обладающих уникальными электронными, магнитными и оптическими свойствами с обширной областью применения.
ISSN 2686-7575 (Online)