Антибактериальная фотодинамическая терапия: от молекулярных механизмов воздействия к новым эффективным фотосенсибилизаторам.

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 19-13-00410

НазваниеАнтибактериальная фотодинамическая терапия: от молекулярных механизмов воздействия к новым эффективным фотосенсибилизаторам.

Руководитель Горбунова Юлия Германовна, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина Российской академии наук , г Москва

Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-203 - Химия координационных соединений

Ключевые слова тетрапиррольные соединения, фотосенсибилизаторы, антибактериальная фотодинамическая терапия, бислойные липидные мембраны, активные формы кислорода

Код ГРНТИ31.01.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Распространение резистентности к антибактериальным препаратам является одной из самых острых проблем современности, несущей биологические и экономические угрозы для всех стран, поскольку это приводит к ухудшению показателей здоровья, снижению эффективности мероприятий по профилактике и лечению инфекционных заболеваний, увеличению тяжести и длительности их течения, а также повышению смертности. Таким образом, поиск путей решения данной проблемы естественным образом соответствует пункту Н3 Стратегии научно-технического развития Российской Федерации «Переход к персонализированной медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения, в том числе за счет рационального применения лекарственных препаратов (прежде всего антибактериальных)», а также Стратегии предупреждения распространения антимикробной резистентности в Российской Федерации на период до 2030 года. Антибактериальная фотодинамическая терапия (абФДТ) представляет собой не вызывающий резистентности метод дезактивации микроорганизмов без использования антибиотиков. Суть метода заключается в использовании нетоксичных фотосенсибилизаторов, обеспечивающих генерацию активных форм кислорода – радикалов или синглетного кислорода, взаимодействие с которыми приводит к гибели микроорганизмов. Несмотря на значительные перспективы, связанные с применением абФДТ, в настоящее время отсутствуют рациональные подходы, связанные с разработкой новых ФС, основанные на представлениях о молекулярных механизмах абФДТ. В связи с этим, целями данного проекта являются разработка новых подходов к созданию фотосенсибилизаторов для абФДТ на основе соединений тетрапиррольного ряда – порфиринов и фталоцианинов, а также изучение молекулярных процессов, ответственных за фотодинамическую активность этих соединений с использование модельных систем (бислойных мембран на основе гликолипидов) с помощью оригинальных методов, разработанных авторами проекта. Это позволит установить структурные факторы, влияющие на эффективность ФС, что в конечном итоге может способствовать созданию новых антимикробных лекарственных препаратов. Таким образом, проект представляет собой масштабное мультидисциплинарное исследование, которое включает использование опыта и знаний специалистов в области координационной химии, органического синтеза, фотохимии и биоэлектрохимии. Результаты исследования могут иметь прикладное значение для разработки новых эффективных препаратов для антибактериальной фотодинамической терапии. Обоснованием достижимости заявленных результатов является многолетний опыт научного коллектива проекта в синтезе и исследовании тетрапиррольных соединений, изучении взаимодействия фотосенсибилизаторов с бислойными липидными мембранами, а также наличие необходимых научно‐технических связей и оснащения.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Хименез-Мингуа И., Федоров А.К., Абдулаева И.А., Бирин К.П., Ермаков Ю.А., Батищев О.В., Горбунова Ю.Г., Соколов В.С, Lipid Membrane Adsorption Determines Photodynamic Efficiency of b-Imidazolyl-Substituted Porphyrins Biomolecules, v. 9, №12, paper #853 (год публикации - 2019)
10.3390/biom9120853

2. Варламова Е.А., Соколов В.С., Бирин К.П., Горбунова Ю.Г., Батищев О.В. Antibacterial activity of photosensitizers with different charge and structure EUROPEAN BIOPHYSICS JOURNAL WITH BIOPHYSICS LETTERS, т.48 Стр.:S160-S160 (год публикации - 2019)

3. Соколов В.С., Хименез-Мингуа И., Федоров А., Мешков И.Н., Галимзянов Т., Князев Д., Поль П., Горбунова Ю.Г. Photodynamic processes and accessibility of singlet oxygen inside the lipid bilayers EUROPEAN BIOPHYSICS JOURNAL WITH BIOPHYSICS LETTERS, Том: 48 Стр.: S134-S134 (год публикации - 2019)

4. Хименез-Мингуа И., Мешков И.Н., Горбунова Ю.Г., Соколов В.С. Study of photodynamic therapy in vitro ANNALS OF ONCOLOGY, Том: 30, №5, Стр.: 18 (год публикации - 2019)
10.1093/annonc/mdz238.061

5. Горбунова Ю.Г. Novel photosensitizers with tunable properties based on tetrapyrrolic compounds Abstracts of 7th Razuvaev Lectures (Organometallic Chemistry around the World, c.162 (год публикации - 2019)

6. Горбунова Ю.Г. Новые фотосенсибилизаторы на основе тетрапиррольных соединений Тезисы 3-й международной конференции со школой молодых ученых "Физика - наукам о жизни", с.15 (год публикации - 2019)

7. Соколов В.С., Именес-Мунгуйя И., Федоров А., Ермаков Ю.А., Абдулаева И.А., Бирин К.П., Мешков И.Н., Горбунова Ю.Г. АДСОРБЦИЯ И ФОТОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФОТОСЕНСИБИЛИЗАТОРОВ НА БИСЛОЙНОЙ ЛИПИДНОЙ МЕМБРАНЕ Сборник научных трудов 6 Съезда биофизиков (год публикации - 2019)

8. Мингуа И.Х., Федоров А., Мешков И.Н., Ермаков Ю.Н., Горбунова Ю.Г., Соколов В.С. Adsorption and Permeation of Porphyrins through Lipid Membrane BIOPHYSICAL JOURNAL, v.118, №3, 78А (год публикации - 2020)

9. Колесников И.Е., Курочкин М.А., Мешков И.Н., Акасов Р.А., Калиничев А.А., Колесников Е.Ю., Горбунова Ю.Г., Ладеранта Е. First Example of Water-Soluble Fluorescent Thermometers Based on Porphyrins Photosensitizers Materials and Design (год публикации - 2020)

10. Константинова А. Н., Харитонова Ю. В., Ташкин В. Ю., Соколов В. С. Стириловые красители di-4-ANEPPS и RH-421 как датчики протонов на поверхности липидных мембран Биологические мембраны (год публикации - 2020)

11. Горбунова Ю.Г., Мартынов А.Г. Современный арсенал фотосенсибилизаторов – порфириноидов Сборник тезисов VIII Международной конференции по физической химии краун-соединений, порфиринов и фталоцианинов (год публикации - 2020)

12. Кройтор А.П., Мартынов А.Г., Горбунова Ю.Г., Цивадзе А.Ю. Синтез предшественников водорастворимых и хиральных фталоцианинатов рутения Сборник тезисов VIII Международной конференции по физической химии краун-соединений, порфиринов и фталоцианинов (год публикации - 2020)

13. Мартынов А.Г., Горбунова Ю.Г., Цивадзе А.Ю. Водорастворимые катионные фталоцианины, полученные из аминометилированных моно- и дизамещенных фталонитрилов Сборник тезисов VIII Международной конференции по физической химии краун-соединений, порфиринов и фталоцианинов (год публикации - 2020)

14. Бунин Д.А., Мартынов А.Г., Горбунова Ю.Г., Цивадзе А.Ю. Фталоцианины, функционализированные аминогруппами как предшественники катионных водорастворимых фотосенсибилизаторов для (А)ФДТ Сборник тезисов VIII Международной конференции по физической химии краун-соединений, порфиринов и фталоцианинов (год публикации - 2020)

15. Батищев О.В., Варламова Е.А., Калуцкий М.А., Константинова А.Н., Ермаков Ю.А., Мешков И.Н., Соколов В.С., Горбунова Ю.Г. How Orientation in Lipid Membrane Regulates the Antimicrobial Activity of Photosensitizers JACS, Направлено в печать (год публикации - 2021)

16. Горбунова Ю.Г. Динамические процеcсы в химии координационных соединений с тетрапиррольными лигандами Сборник тезисов II научной конференции «Динамические процеcсы в химии элементоорганических соединений», посвященной 75-летию ИОФХ им. А.Е. Арбузова и Казанского научного центра РАН (год публикации - 2020)

17. Колесников И.Е., Курочкин М.А., Мешков И.Н., Акасов Р.А., Калиничев А.А., Колесников Е.Ю., Горбунова Ю.Г., Лахдеранта Е. Water-soluble multimode fluorescent thermometers based on porphyrins photosensitizers MATERIALS & DESIGN, т. 203, номер статьи - 109613 (год публикации - 2021)
10.1016/j.matdes.2021.109613

18. Коломейчук Ф.М., Сафонова Е.А., Половкова М.А., Синельщикова А.А., Шокуров А.В., Киракосян Г.А., Ефимов Н.Н., Цивадзе А.Ю., Горбунова Ю.Г. Switchable Aromaticity of Phthalocyanine via Reversible Nucleophilic Aromatic Addition to an Electron-Deficient Phosphorus(V) Complex JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, Том -143, Выпуск - 35, Страницы -14053-14058 (год публикации - 2021)
10.1021/jacs.1c05831

19. Калуцкий М., Горбунова Ю.Г., Батищев О.В. Molecular dynamics of interactions of phosphorus(V) porphyrins with lipid bilayer EUROPEAN BIOPHYSICS JOURNAL WITH BIOPHYSICS LETTERS, Том - 50, Выпуск - SUPPL 1, Страницы -141-141 (год публикации - 2021)

20. Соколов В.С., Хименес-Мингуа И., Константинова А.Н., Макринский К.И., Мешков И.В., Ермаков Ю.А., Батищев О.В., Горбунова Ю.Г. Phosphorus (V) porphyrins on bilayer lipid membrane: Influence of structure on binding and photodynamic efficiency EUROPEAN BIOPHYSICS JOURNAL WITH BIOPHYSICS LETTERS, Том - 50, Выпуск - SUPPL 1, Страница 143-143 (год публикации - 2021)

21. Варламова Е.A., Соколов В.С., Горбунова Ю.Г., Батищев О.В. Antibacterial activity of phosphorus(V) porphyrins EUROPEAN BIOPHYSICS JOURNAL WITH BIOPHYSICS LETTERS, Том- 50 Выпуск -SUPPL 1, Страница -101-101 (год публикации - 2021)

22. Бунин Д.А., Мартынов А.Г., Сафонова Е.А., Горбунова Ю.Г., Цивадзе А.Ю. Синтез и фотофизическое исследование новых катионных фталоцианинов — фотосенсибилизаторов для антибактериальной фотодинамической терапии Материалы Международного молодежного научного форума «ЛОМОНОСОВ-2021» (12-23 апреля 2021 г., Москва), секция «Химия» [Электронный ресурс], доклад №40 (год публикации - 2021)

23. Кройтор А.П., Мартынов А. Г., Сафонова Е.А., Горбунова Ю. Г., Цивадзе А. Ю. Синтез водорастворимых фталоцианинов на основе 2,6-бис-(гидроксиметил)-п-крезола как фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии Материалы Международного молодежного научного форума «ЛОМОНОСОВ-2021» (12-23 апреля 2021 г., Москва), секция «Химия» [Электронный ресурс], доклад №148 (год публикации - 2021)

24. Бунин Д.А., Мартынов А.Г., Сафонова Е.А., Горбунова Ю.Г., Цивадзе А.Ю. Синтез, фотофизические свойства и агрегационное поведение новых катионных фталоцианинов Сборник тезисов VII Международной конференции «Супрамолекулярные системы на поверхности раздела» (20-24 сентября 2021 г., Туапсе, Россия), стр. 58 (год публикации - 2021)

25. Кройтор А.П., Мартынов А.Г., Сафонова Е.А., Горбунова Ю.Г., Цивадзе А.Ю. Синтез и исследование фотофизических свойств водорастворимых фталоцианинов на основе 2,6-бис- (гидроксиметил)-п-крезола Сборник тезисов VII Международной конференции «Супрамолекулярные системы на поверхности раздела» (20-24 сентября 2021 г., Туапсе, Россия), стр. 34 (год публикации - 2021)

26. Бунин Д.А., Мартынов А.Г., Сафонова Е.А., Горбунова Ю.Г., Цивадзе А.Ю. Дезагрегация новых катионных водорастворимых фталоцианинов– фотосенсибилизаторов в водных растворах неионогенного пав Tween-80 Сборник тезисов V Молодежной школы-конференции «Физико-химические методы в химии координационных соединений в рамках XXVIII Международной Чугаевской конференции по координационной химии (3 – 8 октября 2021 г., Туапсе, Россия)., стр. 161 (год публикации - 2021)

27. Горбунова Ю.Г. Координационная химия тетрапиррольных соединений – универсальный ключ к созданию новых материалов Сборник тезисов XXVIII Международной Чугаевской конференции по координационной химии (3 – 8 октября 2021 г., Туапсе, Россия)., стр. 161 (год публикации - 2021)

28. Горбунова Ю.Г. УДИВИТЕЛЬНАЯ ХИМИЯ ТЕТРАПИРРОЛЬНЫХ МАКРОЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ – ПРОИЗВОДНЫХ ФОСФОРА(V) Сборник тезисов всероссийского конгресса по химии гетероциклических соединений (12 – 16 октября 2021 г., г. Сочи, Россия)., стр. 10 (год публикации - 2021)

29. Поливановская Д.А., Бирин К.П., Горбунова Ю.Г., Цивадзе А.Ю. NEW DICATIONIC PORPHYRINS FOR ANTIMICROBIAL PHOTODYNAMIC THERAPY Сборник тезисов конференции XII International Conference on Chemistry for Young Scientists “Mendeleev 2021” (6-10 сентября 2021 г., Санкт-Петербург, Россия), стр. 621 (год публикации - 2021)

30. Горбунова Ю.Г. TETRAPYRROLIC COORDINATION COMPOUNDS –THE BASIS OF LIFE AND NEW MATERIALS Сборник тезисов конференции XII International Conference on Chemistry for Young Scientists “Mendeleev 2021” (6-10 сентября 2021 г., Санкт-Петербург, Россия), стр.23 (год публикации - 2021)

31. Константинова А. Н., Харитонова Ю. В., Ташкин В. Ю., Соколов В. С. Styryl Dyes di-4-ANEPPS and RH-421 As Sensors of the Protons on the Surface of Lipid Membranes БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ, том 38, № 2, с. 123–128 (год публикации - 2021)
10.31857/S0233475521020079

32. Константинова А.Н., Именес-Мунгуйя И., Федоров А.К., Макринский К.И., Ермаков Ю.А., Мешков И.Н., Горбунова Ю.Г., Соколов В.С. Катионные порфирины с фосфором(V): влияние структуры на адсорбцию и фотодинамическую активность на бислойных липидных мембранах Сборник 9-го съезда Российского фотобиологического общества, Шепси, 13-18 сентября 2021, стр. 96 (год публикации - 2021)

Публикации