Живые системы, медицинские технологии, медицинская химия и новые лекарственные средства по теме: Молекулярный дизайн, структурно-функциональный анализ и регуляция ферментных систем, клеточных конструкций, бионаноматериалов: фундаментальные основы и приложения в технологии, медицине, охране окружающей среды (заключительный)

В 2020 г. работы по данной госрегистрационной тематике продолжены фундаментальные исследования в области физико-химии ферментов, биохимии и биотехнологии. Целью является повышение качества выпускаемой продукции и совершенствование процессов производства. Ряд проведенных исследований был направлен на использование ферментов в медицине, фармакологии, пищевой промышленности, в аналитических целях и др. Изучено влияние физико-химических и биотехнологических параметров на эффективность конверсии биомассы в летучие жирные кислоты и этанол. Проводились работы по созданию высокоэффективных (био)сенсоров на основе наноразмерных пленок электро- и биокатализаторов. Также проводились исследования, направленные на создание систем доставки лекарственных средств с использованием экзосом для лечения нейродегенеративных заболеваний и рака. Были проведены разработки новых наноформуляций на основе нанозимов SOD1 для лечения острой фазы травмы спинного мозга с использованием макрофагов как средств направленной доставки в область воспаления. Продолжены разработки бионаносистем с использованием белков, ферментов, полимеров, мицелл, металлических наночастиц, имеющих значение как для решения фундаментальных проблем химической энзимологии, так и для практических медицинских применений. Нанозимы SOD1 с двойным покрытием показали значительную терапевтическую активность при лечении воспалительных заболеваний глаз. Созданные и наработанные в достаточных количествах образцы препаратов были переданы в ООО «МедНаноТех» для проведения доклинических испытаний, которые были успешно завершены. В экспериментах по определению внутриклеточного АФК было выявлено, что в опухолевых клетках наблюдается повышенный уровень активных форм кислорода по сравнению со здоровыми. Определены высокоаффинные лиганды для конструирования платформы направленной векторной доставки лекарств в гепатоциты (и иные клетки, экспрессирующие исследуемый рецептор, такие, как клетки гепатоцеллюлярной карциномы) путем рецептор-опосредованного эндоцитоза. Целью работ также являлось повышение качества выпускаемой продукции и совершенствование процессов производства, например, лекарственного препарата: «БЦЖ вакцина противотуберкулезная». Проведен анализ результатов производственных испытаний на предприятии фирмы Микроген разработанного биолюминесцентного АТФ-метода для оперативного контроля активности противотуберкулезной БЦЖ вакцины. Использованный метод позволил сократить время анализа с 28 суток до 1 часа. Впервые проанализировано влияние муцина на формирование гибридных микросфер ватерита и включение антрациклинового антибиотика доксорубицина и низкомолекулярных белков - апротинина и инсулина. Полученные результаты по созданию гибридных муцин-ватеритных микросфер могут быть практически важными для создания мукозальных систем доставки лекарственных веществ. Разработан новый способ амплификации аналитического сигнала в гибридизационном анализе ДНК на биочипах с наночастицами золота в качестве метки. Были проведены разработки по использованию биолюминесцентных методов для изучения влияния клеточного стресса на жизнеспособность живых клеток. Было проведено исследование физико-химических свойств инкапсулинов – бактериальных белковых нанокомпартментов, способных секвестрировать железо. Продолжалась работа с магнитными частицами и магнитными полями. Исследована солюбилизация магнитных наночастиц (МНЧ) магнетита в трехфазной системе ПАВ-вода-органический растворитель. Изучены механические свойства клеток под влиянием различных эффекторов, воздействующих на структурные компоненты цитоскелета. Были проведены измерения активных форм кислорода (АФК), а также непосредственно кислорода внутри опухолевых клеток, 3D структур – сфероидов и внутри опухоли мыши. С помощью сенсоров были изучены профили распределения кислорода и АФК внутри мозга крысы, было измерено содержание кислорода внутри мозга при моделировании ишемии.