Биокерамические материалы пролонгированного действия для профилактики и терапии атеротромбоза

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 16-13-00041

НазваниеБиокерамические материалы пролонгированного действия для профилактики и терапии атеротромбоза

Руководитель Виноградов Владимир Валентинович, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" , г Санкт-Петербург

Конкурс №11 - Конкурс 2015 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по приоритетным тематическим направлениям исследований» (11)

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

Ключевые слова атеротромбоз, золь-гель синтез, терапия, магнитоуправление, стабильность, фермент

Код ГРНТИ31.15.37

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Атеротромбоз является причиной более 28% случаев смерти в мире. Частота его постоянно увеличивается, в пользу чего свидетельствует резкий рост заболеваемости инфарктом и инсультом. Парадокс ситуации заключается в том, что несмотря на свою чрезвычайную социальную значимость, до сих пор нехирургические способы терапии данных заболеваний развиты очень слабо. Традиционные тромболитические ферменты очень быстро теряют свою активность при введении в организм человека и инактивируются. Увеличение дозы приводит к дополнительным геморрагическим осложнениям. Вместе с тем, комплексность проблемы заключается в разработке способов борьбы не только с признаками тромбоза, но и его первопричиной – атеросклерозом. Мультидисциплинарный и международный коллектив участников проекта за последнее время развил новую концепцию по созданию лекарственных биокерамических материалов пригодных для внутривенного/внутримышечного введения в организм человека. Подход заключается в том, что в пористую наноструктурированную матрицу (обычно на основе бемита или магнетита – единственных оксидов одобренных FDA для парентерального введения) особым образом помещается терапевтический фермент. При этом с одной стороны фермент остается доступным для внешней среды, не теряет своей нативной структуры и способен оказывать свою терапевтическую функцию, а с другой – оказывается полностью блокированным внутри матрицы, маскируя свое присутствие от иммунной системы. Такой подход позволяет не только создавать лекарственные средства пролонгированного и направленного (благодаря магнитным свойствам магнетитовых наночастиц) действия, но и сильно стабилизировать чувствительные молекулы белков. Несмотря на существенный научный задел группы, в рамках данного проекта мы впервые делаем упор на создание биокерамических материалов для терапии атеротромбоза. Научная новизна проекта связана с тем, что предлагается создать биосовместимый протеолитический материал пролонгированного и направленного действия, где наночастицы и ферменты неразрывно связаны друг с другом. Проект предусматривает фундаментальные междисциплинарные исследования в области коллоидной химии, энзимологии, фармакологии и медицины, с учетом чего и подобран состав команды. В качестве основных результатов проекта планируется получение коллоидных жидкостей, состоящих из атеротромболитических наночастиц. Данные системы будут подвергнуты тщательному физико-химическому анализу и испытаниям in vitro, описывающим их поведение в организме человека, механизм активации и инактивации, метаболизма. Будут сделаны выводы о взаимосвязи структуры биокомпозита и его свойств. На заключительном этапе планируются испытания на послеоперационных биоматериалах: тромбах и атеросклеротических бляшках. По итогам реализации заявляемого проекта будет разработана платформа и новейшая концепция создания наноструктурированных лекарственных препаратов пролонгированного действия для терапии атеротромбоза. Это позволит подготовить и опубликовать не менее 8 статей в высокорейтинговых журналах мирового уровня (расшифровка: 1 статья уровня J American Chemical Society, Advanced Materials (impact factor 8-10); 3-4 статьи уровня Chemical Communications, Nanoscale, Biomaterials (impact factor 5-7); 3-4 статьи уровня J Mater Chem B, RSC Advances, Journal Sol-Gel Science and Technology (impact factor 2-4). Дополнительно будет опубликовано 2 статьи в русскоязычных изданиях, учитываемых РИНЦ.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Дроздов А.С., Шаповалова О.Е., Ивановский В., Авнир Д. Entrapment of Enzymes within Sol−Gel-Derived Magnetite Chemistry of Materials, Chem. Mater. 2016, 28, 2248−2253 (год публикации - 2016)
10.1021/acs.chemmater.6b00193

2. Дроздов А.С., Виноградов В.В., Дуданов И. Р., Виноградов В.В. Leach-proof magnetic thrombolytic nanoparticles and coatings of enhanced activity Scientific Reports, 2016, 6:28119 (год публикации - 2016)
10.1038/srep28119

3. Чапурина Ю.Е., Дроздов А.С., Попов И., Виноградов В.В., Дуданов И.П., Виноградов В.В. Streptokinase@alumina nanoparticles as a promising thrombolytic colloid with prolonged action Journal of Materials Chemistry B, J. Mater. Chem. B, 2016, 4, 5921--5928 (год публикации - 2016)
10.1039/c6tb01349j

4. Дроздов А.С., Ивановский В., Авнир Д., Виноградов В.В. A universal magnetic ferrofluid: Nanomagnetite stable hydrosol with no added dispersants and at neutral pH Journal of Colloid and Interface Science, A.S. Drozdov et al. / Journal of Colloid and Interface Science 468 (2016) 307–312 (год публикации - 2016)
10.1016/j.jcis.2016.01.061

Публикации

1. Э. М. Шабанова, А.С. Дроздов, А.Ф. Фахардо, И.П. Дуданов, М.С. Ковальчук, В.В. Виноградов Thrombin@Fe3O4 nanoparticles for use as a hemostatic agent in internal bleeding Scientific Reports (год публикации - 2018)

2. Е. Я. Анастасова, В. Ивановски, А.Ф. Фахардо, А.И. Лепешкин, С. Омар, А.С. Дроздов, В.В. Виноградов A pure magnetite hydrogel: synthesis, properties and possible applications Soft Matter, Soft Matter, 2017, 13, 8651 (год публикации - 2017)
10.1039/c7sm01702b

3. K.В. Володина, Д. Авнир, В.В. Виноградов Alumina nanoparticle-assisted enzyme refolding: A versatile methodology for proteins renaturation Scientific Reports, 7: 1458 (год публикации - 2017)
10.1038/s41598-017-01436-6

4. Ю.А. Андреева, А.С. Дроздов, А.Ф. Фахардо, Н.А. Чеплагин, А.А. Штиль, В.В. Виноградов The controllable destabilization route for synthesis of low cytotoxic magnetic nanospheres with photonic response Scientific Reports, 7: 11343 (год публикации - 2017)
10.1038/s41598-017-11673-4

5. А.С. Дроздов, В.В. Виноградов Magnetic thrombolytic ceramic nanoparticles Materials Today: Proceedings, 4 (2017) 6856–6862 (год публикации - 2017)

Публикации

1. Прилепский А.Ю., Фахардо А.Ф., Дроздов А.С., Виноградов Вас. В., Дуданов И.П., Штиль А.А., Бельтюков П.П., Шибенко А.М., Кольцова Е.М., Нечипуренко Д.Ю., Виноградов В.В. Urokinase-Conjugated Magnetite Nanoparticles as a Promising Drug Delivery System for Targeted Thrombolysis: Synthesis and Preclinical Evaluation ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10 (43), pp 36764–36775 (год публикации - 2018)
10.1021/acsami.8b14790

2. Анастасова Е.Я, Прилепский А.Ю., Фахардо А.Ф., Дроздов А.С., Виноградов В.В. Magnetite Nanocontainers: Toward Injectable Highly Magnetic Materials for Targeted Drug Delivery ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10 (36), pp 30040–30044 (год публикации - 2018)
10.1021/acsami.8b10129

3. Астафьева Б.В., Шаповалова О.Е., Дроздов А.С., Виноградов В.В. α ‑ Amylase@Ferria: Magnetic Nanocomposites with Enhanced Thermal Stability for Starch Hydrolysis J. Agric. Food Chem., 2018, 66, 8054 − 8060 (год публикации - 2018)
10.1021/acs.jafc.8b01298

4. Виноградов В.В., Дроздов А.С., Мингабудинова Л.Р., Шабанова Э.М., Колчина Н.О., Анастасова Е.Я., Маркова А.А., Штиль А.А. Миличко В.А., Старова Г.Л., Прекер Р.Л., Виноградов А.В., Хей-Хавкинс Е. Пидько Е.А. Composites based on heparin and MIL-101(Fe): the drug releasing depot for anticoagulant therapy and advanced medical nanofabrication J Mater Chem B, 2018,6, 2450-2459 (год публикации - 2018)
10.1039/C8TB00072G