Российские исследователи предложили эффективный метод получения вещества, способного менять свойства под влиянием лазерного воздействия. В перспективе это вещество может стать основой для препаратов, используемых в адресной терапии нейродегенеративных заболеваний. Работы выполнена сотрудниками подведомственного Минобрнауки Росcии Санкт-Петербургского федерального исследовательского центра (СПб ФИЦ) РАН и Санкт-Петербургского государственного университета.
Адресная (таргетная) доставка лекарств — перспективная альтернатива фармакологической терапии нейродегенеративных заболеваний, таких как болезни Альцгеймера, Хантингтона и Паркинсона. С ее помощью можно доставлять препараты в заданную область организма, отдельного органа или клетки через биотехнологические продукты, например наноразмерные капсулы или частицы.
Относительно высокая точность таргетной доставки позволяет количественно уменьшить дозу необходимых для лечения лекарств и снизить общую их нагрузку на организм. Однако пока уровень развития технологий не позволяет внедрить этот метод в широкую медицинскую практику.
«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, кандидат химических наук Анастасия Егорова.
Модифицировать методику синтеза ангидрида удалось благодаря подбору альтернативных условий на стадии разрушения промежуточного продукта. Так, ранее его разложение проводилось путем продувки диоксида серы через раствор. Петербургские ученые в свою очередь подобрали условия его разрушения с использованием воды. Здесь ключевым фактором является контроль температуры реакционной массы в диапазоне 20–23оС (то есть температура химической реакции, в которой получается ангидрид обязательно должна поддерживаться не ниже 20оС, но и не выше 23оС). Конечные продукты были синтезированы в инертной среде (насыщенная газом аргоном) при комнатной температуре.
Смена биологической активности полученного ангидрида стала возможна благодаря изомеризации — в данном случае речь идет о способности соединения изменять расположение своих частей в пространстве. Этот процесс запустил лазер, обладающий определенными характеристиками. В итоге получается, что в ходе изомеризации химический состав вещества не изменяется, однако пространственные трансформации соединения меняют 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 исследуют полученные синтезированные соединения, чтобы изучить их возможную нейротоксичность и биологическую активность. Это позволит оценить их безопасность.
В исследовании приняли участие также специалисты Санкт-Петербургского государственного технологического института. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (№ 22-13-00082), ее результаты опубликованы в одном из международных научных журналов.