Исследователи Санкт-Петербургского Федерального исследовательского центра РАН (СПб ФИЦ РАН) и СПбГУ предложили более эффективный подход для получения вещества, молекулы которого под влиянием лазерного воздействия могут изменять свои свойства. В перспективе синтезированное соединение может стать основой препаратов, используемых для адресной терапии нейродегенеративных заболеваний. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Russian Journal of General Chemistry.

Сегодня одной из наиболее перспективных альтернатив для обычной фармакологической терапии опасных заболеваний, например, таких как нейродегенеративные заболевания (болезни Альцгеймера, Хантингтона, Паркинсона), является адресная (таргетная) доставка лекарств. Данный подход обеспечивает транспортировку препаратов в заданную область организма, отдельного органа и даже клетки при помощи биотехнологических продуктов, например, наноразмерных капсул или частиц. 

При этом благодаря относительно высокой точности таргетная доставка позволяет количественно уменьшить дозу лекарств, необходимых для лечения, а в случае применения токсичных препаратов снизить общую нагрузку на организм. Однако пока уровень развития технологий не позволяет внедрить этот метод в широкую медицинскую практику. Поэтому сейчас профильные научные коллективы в разных странах ведут разработки различных видов платформ и методов для доставки лекарств.

"Мы разработали новый управляемый подход для синтеза соединений из группы ангидридов. Хотя они были известны с середины XX века, только в последние годы мы выяснили, что их биологической активностью можно управлять с помощью лазера", – рассказывает старший научный сотрудник Лаборатории натурных эколого-химических исследований СПб ФИЦ РАН Анастасия Егорова.

Модификация методики синтеза ангидрида заключалась в подборе альтернативных условий на стадии разрушения промежуточного продукта. Так, ранее его разложение проводилось с путем продувки диоксида серы через раствор, учеными подобраны условия его разрушения с использованием воды, ключевым фактором является контроль температуры реакционной массы в диапазоне 20-23о С. Конечные продукты были синтезированы в инертной среде (насыщенная газом аргоном) при комнатной температуре.

Возможность полученного ангидрида изменять свою биологическую активность связана с явлением изомеризации – в данном случае речь идет о способности соединения изменять расположение своих частей в пространстве. Фактором, который запускает этот процесс, является лазер с определенными характеристиками. В итоге получается, что в ходе изомеризации химический состав вещества не изменяется, однако пространственные трансформации соединения изменяют его биологические свойства.

"Ранее мы уже получали несколько соединений, которые меняли свою биологическую активность под действием лазера, однако тогда структурные изменения были незначительны. В случае с ангидридом мы впервые четко показали, что лазер может переключить всю молекулу целиком. Согласно предварительным результатам, это соединение имеет низкую токсичность, а его биологическая активность заключается в том, что оно блокирует ферменты, влияющие на развитие нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера. В перспективе, мы можем получить терапевтический препарат на основе ангидрида, который с помощью лазерного излучения может избирательно "включаться" только на определенном участке тела пациента", – поясняет Анастасия Егорова.

Сейчас ученые проводят исследования синтезированных соединений, которые направлены на подробное изучение их возможной нейротоксичности и биологической активности, чтобы оценить его безопасность.

В исследовании приняли участие специалисты из СПб ФИЦ РАН, Санкт-Петербургского государственного университета и Санкт-Петербургского государственного технологического института (Технологического университета). Проект поддержан грантом РНФ (№ 22-13-00082).

Источник: пресс-служба СПб ФИЦ РАН.