Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Синтезированы 14 (по плану 10) новых полидентатных органических лигандов, относящихся классу производных 2-фосфорилфенолов, фосфорилсодержащих подандов нейтрального и кислотного типа и фосфиновых структурных аналогов природных пептидов. Впервые исследована комплексообразующая способность синтезированных соединений по отношению к стабильным изотопам галлия и РЗЭ методом жидкостной экстракции. Получены экспериментальные данные по кристаллическим структурам двух синтезированных органических лигандов и одного координационного соединения, которые были депонированы в Кембриджском банке структурных данных (CCDC № 1954804, 1954805 и 1916471)., ИК-спектроскопии, УФ-Вид-спектроскопии, потенциометрии и ионометрии. Для ряда лигандов определен состав и значения констант устойчивости образуемых комплексов. Впервые установлено, что производные 2-((дифенилфосфорил)метоксифенил)дифенилфосфиноксида проявляют потенцио-метрическую селективность к катиону Lu(III) в ряду РЗЭ. Результаты этого раздела исследований позволили провести корреляцию между значениями констант устойчивости комплексов РЗЭ, величинами коэффициентов распределения и ионоселективными свойствами изученных соединений. Впервые изучено взаимодействие ациклической 1,7-диамино-4-оксикарбонил-гептан-1,1,7,7-тетрафосфоновой кислоты (Ia) с катионом галлия. Методом ЯМР показано, что в зависимости от значения pH в растворе могут существовать комплексные соединения с различной степенью протонирования лиганда и, следовательно, с различным зарядом внутренней координационной сферы, что может играть существенную роль при проведении радиохимического синтеза. Методом потенциометрического титрования определены константы диссоциации исходного лиганда, а также константы устойчивости комплекса нитрата галлия(III) с данной аминобисфосфоновой кислотой. Методом потенциометрического титрования в воде впервые определены значения всех восьми констант диссоциации 1,4,7,10-тетраазациклододекан-1,4,7,10-тетракис(метиленфосфоновой) кислоты и значения констант устойчивости ее комплексов с катионом Ga3+. Значения констант хорошо согласуются с известными литературными данными. Значение константы образования комплекса Ga3+ (logKML) с полностью депротонированным лигандом DOTMP - 27.8, больше соответствующей константы комплекса Ga3+ с наиболее используемым в радиофармацевтике лигандом DOTA (1,4,7,10-тетраазациклододекан-1,4,7,10-тетрауксусная кислота), а также больше константы комплекса Ga3+ с белком плазмы трансферрином, что является предпосылкой для применения этого соединения в радиофармацевтике. Впервые проведена оценка возможностей получения радиофармпрепаратов 68Ga на основе двух новых ациклических органических лигандов - 1,7-диамино-4-оксикарбонилгептан-1,1,7,7-тетрафосфоновой кислоты (Ia) и 1-амино-(1-этокси-(2-карбоксифенил))метилендифосфоновой кислоты (Iб). Установлено, что изученные фосфоновые кислоты эффективно связывают 68Ga, комплекс образуется с выходом > 90 % уже при концентрации лигандов, равной 0.7 мМ, в диапазоне рН 2-6, при температуре 25°С, в течение 15 минут. С целью создания методической основы для радиохимических исследований комплексов с новыми лигандами впервые изучено связывание радионуклида 44Sc c известной оксабис(этиленнитрило-тетраметиленфосфоновой кислотой (ЭДОТМФ). Найдена система для эффективного разделения комплекса 44Sc-ЭДОТМФ и свободного 44Sc при всех исследованных значениях рН. Кроме того, результаты ТСХ с авторадиографическим детектированием показали, что в изученных условиях весь скандий из раствора переходит в форму комплекса с ЭДОТМФ. Таким образом, была показана возможность пригодности методов, используемых для галлия-68, как для анализа, так и для синтеза новых комплексов со скандием-44. Впервые получены результаты биологических исследований координационных соединения 68Ga в опытах «in vivo» на модели закрытого костного перелома в стадии активного формирования костной мозоли. Установлено, что накопление 68Ga -Iа в повреждённой кости увеличивается со временем в 1.7 раза. Соотношения повреждённая/интактная кость находятся в диапазоне 1.9 ÷ 2.9, что близко к значениям КДН, отмечаемым для остеотропных препаратов, применяемых в клинической практике. Исследования динамики распределения соединения 68Ga-Iа, выполненные на самках белых беспородных крыс показали, что этот препарат характеризуется минимальным накоплением в мышечной ткани при практически стабильным содержании в крови на протяжении 120 минут после введения.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Cинтезированы 7 (по плану 5) неизученных в качестве компонентов РФП полидентатных органических лигандов. В частности, синтезированы новые лиганды, совмещающие в одной молекуле аминодифосфоновую функцию и биологически активный фрагмент салициловой кислоты и его фосфорильного аналога 2-оксифенилфосфоновой кислоты: o-[(2-амино-2,2-дифосфоно)этилокси]-бензойная кислота (1) и o-[(2-амино-2,2-дифосфоно)этилокси]-м-этил-фенилфосфоновая кислота (2). Синтезированы ациклические триподанды 3-6, которые можно рассматривать как аналоги макроциклических криптандов. Синтезирована труднодоступная метиленфосфоновая кислота - производное 1.10-диаза-18-краун-6 7. Наработана опытная партия 1,4,7,10-тетраазациклододекан-1,4,7,10-тетракис(метиленфосфоновой) кислоты (DOTMP) для проведения биологических исследований. Методом потенциометрического титрования впервые определены значения констант протонирования кислот 1 и 2 и константы устойчивости протонированных форм этих лигандов с нитратом галлия(III) в воде. Константа устойчивости logKGaL = 31.92  0.32 комплекса Ga3+ с депротонированным лигандом 2 значительно выше соответствующей константы 26.63  0.24 комплекса Ga3+ с 1, что вполне согласуется с тем фактом, что в 2 вместо группы COOH имеется более координационно активная группа P(O)(OH)2, которая, очевидно, также участвует в связывании Ga3+. С целью изучения особенностей координации фосфорилсодержащих азамакроциклических лигандов с катионами переходных металлов нами был синтезирован лиганд 7,16-бис[(дифенилфосфорил)метил]-1,4,10,13-тетраокса-7,16-диазациклооктадекан, структура которого определена методом РСА. При изучении комплексообразования переходных металлов с этим лигандом нам удалось выделить его кристаллический комплекс состава [CuL](ClO4)2 и установить его строение методом РСА. Изучены ИК-спектры данного лиганда и комплекса [CuL](ClO4)2. С целью исследования влияния природы аниона на комплексообразование было изучено взаимодействие лиганда 1,4,7,10-тетракис[(дифенилфосфорил)метил]-1,4,7,10-тетраазациклододекана с перхлоратом, роданидом и нитратом кобальта(II) в ацетонитриле методом спектрофотометрического титрования. Анион соли влияет как на число образующихся комплексов, так и на величину константы устойчивости log1 комплексов кобальта(II) с данным лигандом, которая увеличивается в ряду роданид ˂ перхлорат ˂ нитрат. С целью изучения особенностей комплексообразования 1,7-диамино-4-оксикарбонил-гептан-1,1,7,7-тетрафосфоновой кислоты с катионом галлия исследовано влияние изменения рН на характеристики 1Н и 31Р ЯМР спектров. Изучена динамика взаимодействия стабильного катиона Ga3+ с 1,7-диамино-4-оксикарбонил-гептан-1,1,7,7-тетрафосфоновой кислоты в D2O методом ЯМР на ядрах 1Н и 31Р. Проведены исследования по оценке применимости наиболее эффективных лигандов для создания остеотропных радиофармпрепаратов на основе радионуклидов галлия и РЗЭ, в частности 68Ga, 153Sm и 177Lu. Изучено влияние pH среды и других условий проведения реакции на связывание изучаемых лигандов с 68Ga, 153Sm и 177Lu. Исследована стабильность полученных комплексов: стабильными к взаимодействию с белками крови оказались только два комплекса с самарием-153, причем при условии их получения с использованием концентраций лигандов не менее 50 мМ. Проведены серии экспериментов по исследованию сродства изучаемых радионуклидов и их комплексов к гидроксиапатиту. На данном этапе выявлен ряд закономерностей в сорбции, однако проведенные эксперименты показали также и необходимость оптимизации общепринятой методики проведения данного типа экспериментов применительно к трехвалентным радионуклидам-металлам. Проведен ряд биологических экспериментов, включая исследования поведения комплексов самария-153 с изучаемыми лигандами in vivo на животных с модельными патологиями костной ткани. Полученные данные не позволяют сделать вывод о применимости данных комплексов в качестве остеотропных радиофармацевтическких препаратов. Также проведены дополнительные (сверх плана) исследования полученных комплексов in vivo и in vitro с целью объяснения их наблюдаемого биологического поведения. Изучена острая токсичность 1,4,7,10-тетраазациклододекан-1,4,7,10-тетракис(метиленфосфоновой) кислоты (DOTМP). По результатам проведенного исследования установлено, что значения LD50 для крыс и мышей при внутрижелудочном введении DOTМP превышает 2000 мг/кг. При однократном внутрижелудочном введении DOTМP в дозе 2000 мг/кг не выявлено ульцерогенного эффекта. На основании полученных данных, согласно гармонизированной системе классификации токсичности и опасности (GHS), DOTМP при внутрижелудочном способе введения относится к 5 категории веществ – веществам с относительно низкой токсичностью. Значения LD50 при внутрибрюшинном введении DOTМP крысам самкам составила 355 мг/кг, для самцов – 315 мг/кг. Для мышей самок - 305 мг/кг для самцов – 360 мг/кг.

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В рамках разработки синтетически удобных методов синтеза, изучения строения и физико-химических свойств новых органических лигандов в 2021 году впервые синтезированы 4 органических лиганда (по плану 3) - соединения 23-26, которые содержат фрагменты 2-оксифенилфосфоновой кислоты – фосфорильного аналога салициловой кислоты, хорошо известного хелатирующего и биологически активного соединения. Методом потенциометрического титрования впервые определены константы устойчивости комплексов 1,4,7,10-тетраазациклододекан-1,4,7,10-тетракис(метиленфосфоновой кислоты) (DOTMP) и 1,7-диамино-4-оксипентан-1,1,7,7-тетрафосфоновой кислоты (RVO) с хлоридом самария(III). Предварительная оценка констант устойчивости комплексов с RVO и с хлоридом самария(III) по данным двух титрований дала следующий результат: logKML ~ 12.5. Установлены оптимальные условия образования комплексов лютеция-177, скандия-44, галлия-68 и европия-152 с цикленсодержащими лигандами 1=DOTMP (1,4,7,10-тетраазациклододекан-1,4,7,10-тетракис(метиленфосфоновая кислота) и 2=DO3MPMPy (1,4,7,10-тетраазациклододекан-1-(2-пиридилметилен)-4,7,10-трис(метиленфосфоновая кислота)) и краун-содержащим лигандом 3 (7,16-бис[(дифенилфосфорил)метил]-1,4,10,13-тетраокса-7,16-диазациклооктадекан). Отмечено одинаковое хроматографическое поведение 68Ga и 44Sc во всех исследованных системах, а также 153Sm и 177Lu в 2 из 4 исследованных систем. Выход реакции не ниже 90% достигается для концентрации лиганда ≥ 1мМ после инкубирования реакционной смеси в течение 15 мин при 25°С и при рН 6±1. Температура (в диапазоне 20–95°C) и время реакции (в диапазоне 15–45 мин) существенно не влияют на величину радиохимического выхода комплексов. При увеличении температуры до 95°C содержание формы комплекса с Rf ≈ 0,1–0,2 становится незначительным и на хроматограммах в системе №2 наблюдается единственный пик с Rf ≈ 0.5. Однако при дальнейшем выдерживании реакционной смеси при комнатной температуре в образце с концентрацией лиганда 10 мМ наблюдается постепенное увеличение содержания формы комплекса с Rf ≈ 0,1–0,2: с 5% до 11% спустя сутки и до 20% спустя 2 суток. Комплексы 153Sm-2 образуются в аналогичных условиях, однако не разделяются хроматографически. Аналогичные результаты здесь и далее были получены и для 177Lu. Отмечено, что комплексы 153Sm-2 и 177Lu-2 сохраняют более высокие значения РХЧ во времени зависимости от концентрации лиганда по сравнению с соединением 1. Доказано практически количественное (> 90%) связывание 153Sm и 177Lu с 1 наблюдается в широком диапазоне pH (5–12). Однако при увеличении концентрации носителя возможно падение РХЧ при pH, отличных от 5–6. Проведена оценка зависимости степени сорбции Ki (%), коэффициента распределения D и массового коэффициента распределения Dw (мл/мг) активности 177Lu на поверхности гидроксиапатита (ГА, Hap). Наиболее интересным, кажется поведение 177Lu в присутствии 6 (оксабифора - окса-бис(этиленнитрило)тетраметиленфосфоновой кислоты): несмотря на ациклическую природу этого лиганда, сорбция составляет 5–60 %, как и в присутствии макроциклических 1 и 2. В присутствии ациклических лигандов 4 (1,7-диамино-4-оксипентан-1,1,7,7-тетрафосфоновая кислота) и 5 (1,7-диамино-4-оксикарбонилгептан-1,1,7,7-тетрафосфоновая кислота) в тех же условиях 177Lu сорбируется на гидроксиапатите (при m(HAp) ≥ 0.5 мг/мл) аналогично 177Lu хлориду (≫50%). Таким образом, исследованные лиганды на основании полученных результатов можно расположить в ряд по комплексующей способности по отношению к радионуклидам РЗЭ 6 ≥ 1 > 2 ≫ 4 > 5 >3 Впервые была изучена стабильность комплексов 177Lu-2,3 в присутствии сыворотки крови, в частности при разбавлении сывороткой крови и 1 мМ раствором DTPA в 0.9% NaCl: а) Показано, что комплекс 177Lu с 1 подвергаются значительному перелигандированию в смесях с DTPA, причём степень перелигандирования зависит от степени разбавления и продолжительности инкубирования в большей степени, нежели от начальной концентрации 1 в препарате. Как и соответствующие комплексы 153Sm, комплексы 177Lu более стабильны в сыворотке, чем в присутствии 1 мМ DTPA. Однако, если в аналогичных условиях — при разбавлении препарата с 1 мМ лиганда в 50 раз (до 0.02 мМ) — в сыворотке около 90% 153Sm-1 сохраняется в неизменном виде спустя сутки, то в смесях 177Lu около 10% РФП появляется уже спустя 1 час инкубирования, спустя же сутки это значение возрастает до 22%. Доказано, что для сохранения ~90% комплексов 177Lu-1 в неизменном виде необходимо, чтобы в смеси с сывороткой содержание 1 было не менее 0.1 мМ. Стоит отметить, что в смесях образца с 1 мМ 1 РФП находятся на фронте хроматограммы и, вероятно, являются продуктами перелигандирования, а в смесях образца с 10 мМ 1 РХП характеризуются Rf = 0.2, что указывает скорее на отмеченную в предыдущих опытах перестройку комплекса, чем на протекание конкурентных реакций с составляющими сыворотки крови. Таким образом, показано, что комплексы 177Lu-1 менее стабильны в сыворотке, чем комплексы 153Sm-1. б)177Lu-2: Установлено что 2 комплексы 177Lu оказались более стабильными по сравнению с177Lu-1. Так, например, спустя двое суток при разбавлении препарата с 1 мМ 2 в 100 раз (99-кратный избыток DTPA по отношению к лиганду) в смесях 153Sm сохраняется около 70% комплекса, а в смесях 177Lu — не менее 85 %. В сыворотке препараты 2 как с 153Sm, так и с 177Lu демонстрируют высокую стабильность. В смесях 177Lu образуется не более 5-7% РФП спустя двое суток. Впервые проведены исследование биологического поведения комплексов самария [153Sm] с лигандами 1,2,4-6 в сравнении с [153Sm]SmCl3, полученные на крысах с переломом бедра. Доказано, что в экспериментах с [153Sm]Sm-6 уже в течение 2 ч после внутривенного введения порядка 50% радионуклида в составе комплекса с лигандом 6 накапливается в скелете, при незначительном (≤ 5% суммарно) накоплении в других органах и тканях, остальная часть выводится из организма. При этом в модельном патологическом очаге накопление превышает накопление в интактной голени. Для препаратов, содержащих лиганды 4 и 5, отмечено накопление значительного количества радионуклида в печени (около 30% и выше в зависимости от концентрации лиганда и времени после введения). То есть, по биологическому поведению комплексы [153Sm]Sm-4 и [153Sm]Sm-5 проявляют свойства, близкие к [153Sm]SmCl3, который в значительной степени подвергается гидролизу в физиологических средах, что является причиной накопления 153Sm в печени. Однако известно, что кроме этого [153Sm]SmCl3 обладает собственной остеотропностью и может накопиться в скелете в количестве 10–20 % от введенной дозы, что и наблюдалось в наших экспериментах. Отмечено, что накопление [153Sm]Sm-4 и [153Sm]Sm-5 в скелете экспериментальных животных достоверно ниже, чем хлорида 153Sm. Биораспределение цикленсодержащих [153Sm]Sm-1, а также 177Lu-1 и 177Lu-2 практически аналогично таковому для [153Sm]Sm-2. При этом полученные результаты соответствуют некоторым данным, полученным при изучении поведения этих комплексов в различных аналитических системах, при взаимодействии с гидроксиапатитом и белками сыворотки.