Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Поставленные в Проекте цели на 2022-2023 год полностью достигнуты. В ходе выполнения Проекта получены результаты по всем основным его направлениям. Были синтезированы новые немакроциклические меротерпеноиды, содержащие пиридиниевые и имидазолиевые фрагменты с выходами 73-94%. Для получения имидазолсодержащих терпеноидов была разработана оригинальная методика введения имидазольного фрагмента в структуру терпеноидов, основанная на реакции аза-Михаэля. Состав и структура полученных немакроциклических меротперпеноидов полностью охарактеризованы комплексом современных физических методов – спектроскопия ЯМР 1Н и 13С, ИК-спектроскопия, HRMS ESI. На основе синтезированных меротерпеноидов получены комплексы «гость-хозяин» с модельным пиллар[5]ареном и тетразол содержащим пиллар[5]ареном. Стехиометрия полученных комплексов меротерпеноидов с пиллар[5]аренами подтверждена данными УФ-титрования, константы ассоциации полученных комплексов имеют пятый или шестой порядок. Состав и структура комплексов подтверждены методами спектроскопии ЯМР 1Н и двумерной спектроскопии ЯМР 1H-1H NOESY. Таким образом была реализована концепция нековалентного введения терпенового фрагмента в структуру пиллар[5]аренов. Далее была разработана оригинальная методика региоселективной функционализации макроциклической платформы пиллар[5]арена терпеноидным фрагментом. Были синтезированы водорастворимые различно замещённые пиллар[5]арены, содержащие один терпеновый фрагмент с выходами 70-86%. Структура и состав полученных макроциклов полностью охарактеризованы комплексом современных физических методов – спектроскопия ЯМР 1Н и 13С, ИК-спектроскопия, HRMS ESI. Методами ДСР и доплеровского микроэлектрофореза были подобраны условия для формирования устойчивых ассоциатов (контейнеров) на основе терпен функционализированных пиллар[5]аренов. Было установлено, что синтезированные макроциклы образуют стабильные наноразмерные ассоциаты со средним размером частиц 96-230 нм (в зависимости от конкретного соединения или комплекса). Методом турбидиметрического титрования была изучена мембранотропная активность полученных соединений и комплексов. Были определены закономерности, связывающие структуру с мембранотропной активностью. Было выявлено, что мембранотропная активность немакроциклических меротерпеноидов зависит от их коэффициента липофильности, вплоть до значения LogP 3.61, соединения с коэффициентом липофильности выше LogP ~ 4 вызывают разрушение липидного бислоя. Было показано, что мембранотропная активность немакроциклических меротерпеноидов практически не зависит от pH, тогда как комплексы меротерпеноидов с пиллар[5]ареном проявляют мембранотропную активность только в кислой среде.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Поставленные в Проекте цели на 2023-2024 год полностью достигнуты. В ходе выполнения Проекта получены результаты по всем основным его направлениям. Реализован синтез всех целевых соединений, таких как, немакроциклические меротерпеноиды; макроциклы на основе пиллар[5]арена, содержащие десять терпеноидных фрагментов; макроциклы на основе пиллар[5]арена, содержащие один терпеноидный и девять пирдиниевых / четвертичных аммониевых фрагментов. Состав и структура полученных соединений полностью охарактеризованы комплексом современных физических методов – спектроскопия ЯМР 1Н и 13С, ИК-спектроскопия, HRMS ESI. Для немакроциклических меротерпеноидов установлены пространственная структура и стехиометрия комплексов меротерпеноид / модельный пиллар[5]аренами современными физическими методами, такими как УФ-спектроскопия, спектроскопия ЯМР 1Н и двумерная ЯМР спектроскопия 1H-1H NOESY, а также определены константы ассоциации образующихся комплексов меротерпеноид / пиллар[5]арен. Была реализована самосборка синтезированных пиллар[5]аренов, содержащих терпеноидные фрагменты, с лекарственными (нистатин) и модельными (метилоранж) соединениями. Определены стехиометрия комплексов и константа устойчивости образующихся комплексов пиллар[5]арен / вещество. Были установлены граничные условия самосборки синтезированных пиллар[5]аренов, содержащих терпеноидные фрагменты, с лекарственными (нистатин) и модельными (метилоранж) соединениями с помощью корреляционной спектроскопии динамического светорассеяния, лазерного доплеровского микроэлектрофореза. Установлено, что нано-контейнеры, нагруженные лекарственным (нистатин) или модельным (метилоранж) соединением, на основе пиллар[5]аренов, содержащих терпеноидные фрагменты, способны встраиваться в бислой модельной липидной мембраны, а также способны к взаимодействию с модельными клетками A549. Были определены минимальные фунгистатическая и фунгицидная концентрации синтезированных соединений in vitro по отношению к патогенным штаммам клинических изолятов Candida sp, грибков Candida albicans и Saccharomyces cerevisiae методами резазуринового теста и стандартизированных методов CLSI. Показано, что имидазоловое производное на основе цедрола (МИК 0.0049 мг/мл) было наиболее активным в отношении Candida sp. В то время как имидазоловое производное фарнезола было активным в отношении Candida sp. (МИК 0.1563 мг/мл) и Candida albicans (МИК 0.3768 мг/мл). Аммониевое производное, содержащее фарнезильный фрагмент, было наиболее активным в отношении грибков Saccharomyces cerevisiae (МИК 0.039 мг/мл), Candida sp. (МИК 0.078 мг/мл). Были определены минимальные ингибирующие и бактерицидные концентрации синтезированных соединений in vitro по отношению к патогенным (Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis) и не патогенным (Bifidobacterium bifidum) штаммам бактерий. Полученные в рамках проекта меротерпеноиды обладали повышенной активностью в отношении патогенных бактериальных клеток (Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Staphylococcus epidermidis, Salmonella typhimurium) и не оказывали сильного негативного действия на естественные клетки кишечной микрофлоры (Bifidobacterium bifidum). Была охарактеризована цитотоксичность синтезированных немакроциклических меротерпеноидов, содержащих моно-, сескви- и дитерпеноидные остатки и имидазоловые / аммониевые фрагменты. Установлено, что соединения, содержащие моно-, сескви- и дитерпеноидные остатки, функционализированные аммониевым фрагментом, не проявляют токсического эффекта на клетки первичной культуры фибробластов кожи. Кроме того, показано, что меротерпеноиды, содержащие аммониевый фрагмент, не проявляют мутагенной активности. Таким образом, установлено, что меротерпеноиды, содержащие аммониевый фрагмент, являются биосовместимыми противогрибковыми/антибактериальными агентами. Охарактеризована цитотоксичность пиллар[5]аренов, содержащих десять терпеноидных фрагментов, в отношении клеток линии А549. Установлено, что соединения, содержащие монотерпеноидные (геранильные и периллильные) фрагменты, не обладают выраженной цитотоксичностью. Таким образом, разработаны современные, биосовместимые системы, которые способны выполнять роль агентов трансдермальной доставки препаратов с терапевтической активностью, а также разработаны оригинальные подходы к синтезу безопасных соединений терпеновой природы, которые обладают противогрибковой и антибактериальной активностью в отношении патогенов, вызывающих заболевания кожи (таких как Candida albicans, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis). Результаты проделанной работы были освещены в прессе на информационном ресурсе в сети Интернет (https://colab.ws/news/683 https://mendeleev.info/polusinteticheskie-soedineniya-pomogut-borotsya-s-gribkovymi-infektsiyam/ https://scientificrussia.ru/articles/polusinteticeskie-soedinenia-pomogut-borotsa-s-gribkovymi-infekciami)