Фундаментальные основы создания мультифункциональных гибридных нано- и микроносителей для таргетной внутриклеточной доставки биологически активных соединений

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 17-73-10023

НазваниеФундаментальные основы создания мультифункциональных гибридных нано- и микроносителей для таргетной внутриклеточной доставки биологически активных соединений

Руководитель Тимин Александр Сергеевич, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" , Томская обл

Конкурс №23 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-405 - Наноструктуры и кластеры. Супрамолекулярная химия. Коллоидные системы.

Ключевые слова целевая доставка, гибридные нано- и микрокапсулы, функционализация, биологически активные соединения, инструменты редактирования генов, CRISPR/Cas9, противоопухолевые, антибактериальные и противоопухолевые препараты.

Код ГРНТИ34.57.21

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Одним из перспективных направлений трансляционной медицины является создание технологии высокоэффективной таргетной внутриклеточной доставки биологически активных соединений. Используемые в настоящее время технологии доставки имеют ряд недостатков и ограничений, в связи с чем разработка новых платформ адресной доставки является актуальной задачей. Особый интерес представляют собой полиэлектролитные нано- и микрокапсулы. Такие капсулы могут служить платформой для создания интеллектуальных гибридных носителей благодаря возможности модификации их поверхности наноструктурами (магнитными наночастицы, квантовыми точками и т.д.) и биологическими лигандами, включая антитела. Кроме того, капсулы также могут быть функционализированы с применением «золь-гель» технологии, основанную на использовании золь-гель прекурсоров, в частности тетраэтилортосиликата, который гидролизуется с образованием матричного оксида кремния. Покрытие поверхности капсулы оксидом кремния значительно повышает механическую прочность, снижая при этом проницаемость капсулы, что позволяет инкапсулировать низкомолекулярные вещества. Также кремний-модифицированные капсулы становятся более чувствительными к ультразвуку, что является уникальным и многообещающим методом пространственно-временной регуляции высвобождения транспортируемого биологически активного вещества. Такие носители способны переносить большое количество биологически активных соединений и демонстрировать максимальное высвобождение их при доставке непосредственно в области, где данные соединения будут селективно взаимодействовать только с поверхностью определенных популяций клеток. Подобные системы могут найти широкое применение в области фармакологии и наномедицины для адресной доставки биологически активных веществ in vitro или in vivo. В данном проекте усилия будут сосредоточены на воспроизводимые методы функционализации полиэлектролитных нано- и микрокапсул различными наноструктурами (магнитные наночастицы, антитела, флуорофоры и т.д.) для высокоэффективной доставки биологически активных соединений с различными сценариями их последующим высвобождением in vitro и in vivo. Также данный проект направлен на разработку эффективной методики синтеза полиэлектролитных микрокапсул с использованием золь-гель технологии, покрытых силикатной оболочкой, структура которых была бы чувствительна по отношению к физическим (ультразвуку) и химическим (внутриклеточные ферменты) воздействиям. В качестве биологически активных соединений будут использованы противоопухолевые, антибактериальные и противовирусные препараты, инструменты РНК-интерференции (микро-РНК) и редактирования генома (CRISPR/Cas9). Индуцированная деструкция гибридных нано- и микрокапсул при физическом или химическом воздействии будет использована для контролируемого высвобождения биологически активных соединений из капсул в индивидуальной форме in vitro и in vivo.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Бродская А.В., Тимин А.С., Горшков А.Н., Сухоруков Г.Б., Васин А.В. Inhibition of influenza A virus by mixed siRNAs, targeting the PA, NP, and NS genes, delivered by hybrid microcarriers Elsevier, Antiviral research (год публикации - 2018)
10.1016/j.antiviral.2018.08.003

2. Трофимов А. Д., Иванова А. А., Зюзин М. В., Тимин А. С. Porous Inorganic Carriers Based on Silica, Calcium Carbonate and Calcium Phosphate for Controlled/Modulated Drug Delivery: Fresh Outlook and Future Perspectives MDPI, Pharmaceutics (год публикации - 2018)
10.3390/pharmaceutics10040167

3. Тимин А.С., Муслимов А.Р., Зюзин М. В., Сухоруков Г. Б., Сурменев Р. А. Multifunctional Scaffolds with Improved Antimicrobial Properties and Osteogenicity Based on Piezoelectric Electrospun Fibers Decorated with Bioactive Composite Microcapsules ACS, ACS Applied Materials and Interfaces (год публикации - 2018)
10.1021/acsami.8b09810

4. Зюзин М.В., Тимин А.С., Сухоруков Г.Б. Multilayer Capsules Inside Biological Systems: State-of-the-Art and Open Challenges ACS, Langmuir (год публикации - 2019)
10.1021/acs.langmuir.8b04280

5. Тимин А.С., Пельтек О.О., Зюзин М.В., Муслимов А.Р., Карпов Т.Е., Епифановская О.С., Шакирова А.И., Жуков М.В., Тараканчикова Я.В., Лепик К.В., Сергеев В.С., Сухоруков Г.Б., Афанасьев Б.В. Safe and Eﬀective Delivery of Antitumor Drug Using Mesenchymal Stem Cells Impregnated with Submicron Carriers ACS, Applied Materials and Interfaces (год публикации - 2019)

6. Петрова-Бродская А.В., Бондаренко А.Б., Тимин А.С., Плотникова М.А., Афанасьев М.В., Семенова А.А., Лебедев К.И., Горшков А.Н., Горшкова М.Ю., Егоров В.В. Клотченко С.А., Васин А.В. СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТЕЙ ИНГИБИРОВАНИЯ ВИРУСА ГРИППА А IN VITRO КОМПЛЕКСАМИ МАЛЫХ ИНТЕРФЕРИРУЮЩИХ РНК С ПРОИЗВОДНЫМИ ХИТОЗАНА, ПОЛИЭТИЛЕНИМИНОМ И ГИБРИДНЫМИ МИКРОКАПСУЛАМИ На ОСНОВЕ ПОЛИАРГИНИНА С НЕОРГАНИЧЕСКИМИ КОМПОНЕНТАМИ Вопросы вирусологии (год публикации - 2018)
10.18821/0507-4088-2017-62-6-259-265

7. Тимин А.С., Литвак М.М., Горин Д.А., Аточина-Вассерман Е.Н., Аточин Д.Н., Сухоруков Г. Б. Cell-based drug delivery and use of nano- and microcarriers for cell functionalization Advanced healthcare materials, Wiley (год публикации - 2017)
10.1002/adhm.201700818

8. Тимин А.C., Муслимов, А.Р., Лепик К.В., Епифановская О.С., Шакирова А.И., Ulrike Mock, Kristoffer Riecken, Окилова М.В., Сергеев В.С., Афанасьев Б.В., Boris Fehse, Сухоруков Г.Б. Efficient gene editing via non-viral delivery of CRISPR–Cas9 system using polymeric and hybrid microcarriers Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine; Elsevier (год публикации - 2017)
10.1016/j.nano.2017.09.001

9. Муслимов А.Р., Тимин А.С., Петрова А.В., Епифановская О.С., Шакирова А.И., Лепик К.В., Горшков А.Н., Ильинская Е.В., Васин А.В., Афанасьев Б.В., Boris Fehse, Сухоруков Г.Б. Mesenchymal stem cells engineering: microcapsules assisted gene transfection and magnetic cell separation ACS Biomaterials Science and Engineering (год публикации - 2017)
10.1021/acsbiomaterials.7b00482

Публикации