Химики Дзержинского политехнического института вошли в число победителей в очередном всероссийском научном конкурсе – на этот раз грант президента России предоставлен на исследования по созданию новых фармацевтических композиций. Руководителем коллектива молодых ученых является кандидат химических наук Дмитрий Орехов, в состав группы входят также аспиранты Дзержинского политеха и Приволжского исследовательского медицинского университета (медакадемии).
Из студентов — в преподаватели
Дмитрий Орехов поступил в Дзержинский политехнический институт в 2005 году на направление «Технология органических веществ». По окончании бакалавриата была магистратура, студент пришел в научно-исследовательскую лабораторию под руководством доктора химических наук, профессора Олега Анатольевича Казанцева, с которым и написал магистерскую диссертацию.
Решив продолжить образование, Орехов поступил в аспирантуру на очное отделение, защитился в 2017 году и остался работать на кафедре «Химические и пищевые технологии». Теперь он преподает две дисциплины у студентов бакалавриата — «Основы проектирования и оборудования предприятий органического синтеза» и «Моделирование химико-технологических процессов», плюс ведет курс «Компьютерные технологии в науке и производстве» у магистрантов института.
Помимо преподавательской деятельности, Дмитрий принимает участие в различных грантовых конкурсах, так что победа на всероссийском научном конкурсе, направленном на исследования по созданию новых фармацевтических композиций, — это не первый подобный опыт. Ранее было участие в таких конкурсах, как «Мой первый грант» от Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» от Российского научного фонда (РНФ).
— Наша команда подала заявку на президентский грант по направлению «Химические науки», где мы представили цели и задачи исследования, современное состояние проблемы, план работы и обязательства, которые берет на себя команда участников, в частности, публикацию статей, — объясняет кандидат химических наук Дмитрий Орехов. — Отправленные участниками заявки проходили тщательную экспертизу, по результатам которой и отбирались победители. Оценка производилась по нескольким критериям, кроме самого исследования, оценивались и научный коллектив (опыт работы, опыт выполнения грантов), и его публикации, и связь публикаций с темой исследования, и многое другое.
Рассмотрение заявок комиссией проходило в течение двух месяцев, после чего стали известны результаты и имена победителей. Это было в последних числах декабря 2020 года.
Два варианта решения проблемы
Задачей проекта коллектива молодых ученых является разработка методов получения средств доставки бетулина в организм человека на основе новых (мет)акриловых полимеров.
Бетулин — это кристаллическое органическое вещество, заполняющее полости клеток пробковой ткани на стволах березы и придающее ей белую окраску. Содержание бетулина в деревьях березы варьируется от 10 до 35 процентов. Данное вещество, а также
его производные активно изучаются в качестве природного источника для различных противовирусных и противоопухолевых препаратов.
Исследования в этой области начались достаточно давно. В 1994 году была открыта анти-ВИЧ активность бетулиновой кислоты, в 1995 году обнаружено, что бетулиновая кислота является селективным ингибитором роста клеток меланомы человека. Среди причастных к исследованию бетулина и его производных стоит выделить химика-органика и академика РАН Генриха Александровича Толстикова и доктора химических наук института органической химии Уфимского научного центра РАН Оксану Борисовну Флехтер.
На данный момент уже существует медицинский препарат, в основе которого выступает бетулиновая кислота и ее эфир, — это лекарство против вируса иммунодефицита человека «Бевиримат».
Но все не так просто, как может показаться на первый взгляд. У бетулина, к сожалению, есть одна проблема, связанная с его использованием. Это высокая гидрофобность вещества, то есть он нерастворим в воде. И поэтому, чтобы увеличить его доступность для организма, необходимо создавать средства доставки бетулина и его производных.
— В нашем исследовании мы предлагаем два варианта решения проблемы, — рассказывает Дмитрий. — Первый — ковалентно связать его с полимерами (в данном случае предлагается его высвобождение за счет гидролиза, связи с полимером). Второй — использование полимерных наноконтейнеров, то есть связывание бетулина с полимерами за счет гидрофобного взаимодействия. В данном случае полимер будет выступать в виде мицеллярного средства доставки.
Команда молодых ученых пришла к такому решению на основе анализа научной литературы, также они сотрудничают с ведущим ученым в области фармацевтики в нашем регионе Ниной Борисовной Мельниковой. Плюс в состав коллектива входит кандидат медицинских наук кафедры фармацевтической химии и фармакогнозии Приволжского медуниверситета Дарина Сергеевна Малыгина, защитившая в свое время диссертацию по бетулину и получению производных от него под руководством как раз Нины Мельниковой.
— Дарина Малыгина будет участвовать в наших исследованиях, в частности, она планирует исследовать получаемый полимерный комплекс на биосовместимость и другие важные параметры, — уточняет один из членов команды молодых ученых, аспирант Дзержинского политеха Сергей Орехов, родной брат Дмитрия.
Высокие оценки экспертов
Создание новых фармацевтических композиций — на самом деле достаточно долгий процесс. В своей работе ученые намерены исследовать получение бетулиносодержащих полимерных комплексов и мицеллярных комплексов, которые будут способны выступать в качестве средств доставки лекарственных препаратов. Нужно отметить, что это не первый их шаг в данном направлении. Ранее группа кафедры «Химические и пищевые технологии» разрабатывала способы получения мономеров для таких полимерных систем, исследовала свойства подобных полимеров в рамках грантов РНФ и РФФИ.
— Тогда мы изучали поведение таких полимеров в водных и физиологических растворах, а также их взаимодействие с модельными соединениями, но теперь переходим уже к получению комплексов с перспективными лекарственными средствами на основе бетулина, — рассказывает Сергей Орехов. — Это и будет главным направлением нашего исследования.
На данном этапе перед командой молодых ученых стоит задача выполнить план работы, который они заявили в проекте. По первому направлению — это создание мономера на основе бетулина, чтобы была возможность ковалентно связать его с полимером. По второму — исследование взаимодействия бетулина с мицеллярными системами на основе полимеров, в частности, возможности солюбилизации, скорость выделения из таких систем в зависимости от условий.
В первый год работа будет осуществляться на базе Дзержинского политехнического института, где была создана лаборатория, оснащенная оборудованием, которое позволит выполнить поставленные задачи. Это приборы жидкостной и гель-проникающей хроматографии для определения состава и молекулярной массы полимеров, спектрометр статического и динамического светорассеяния для определения размеров и конформации полимерных мицелл, флуоресцентный спектрофотометр для определения концентрации и скорости выделения бетулина и его производных.
— Говорить о том, что мы разрабатываем именно медицинский препарат, пока еще рано. Мы исследуем возможности применения таких полимерных комплексов для направленной доставки лекарственных средств в организм человека, — объясняет руководитель коллектива молодых ученых Дмитрий Орехов. — Наша цель заключается в том, чтобы исследовать саму возможность создания таких комплексов и характеристики этих комплексов. Надеюсь, мы и в дальнейшем продолжим исследования по данному направлению в рамках других конкурсов и доведем композицию до применения.
Всего в настоящее время полимерная группа кафедры «Химические и пищевые технологии» Дзержинского политеха выполняет проекты по четырем грантам научных фондов. Как сказал руководитель группы, доктор химических наук, профессор Олег Казанцев, это заставляет работать напряженно, но позволяет в достаточной степени финансировать исследования и не отставать от быстрого развития современной полимерной химии. А высокие оценки экспертов научных фондов показывают, что химикам ДПИ это удается.
