Многофункциональные наноразмерные и наноструктурированные системы для аналитической химии и тераностики

Целью настоящего проекта является проведение научного исследования, направленного на решение фундаментальной научной проблемы, заключающейся в оптимизации методик получения и свойств биофункционализированных многофункциональных наночастиц и наноструктурированных систем на их основе для создания нового поколения биосенсоров, нанозондов и систем адресной доставки. Данная проблема важна для решения практических задач аналитической химии, биохимии, тераностики, адресной доставки диагностических и лекарственных препаратов. Работа проводится по следующим основным взаимодополняющим направлениям: (1) Разработка подходов к синтезу и биомодификации нового поколения наночастиц, обладающих люминесцентными, плазмонными, магнитными, ГКР-активными и МРТ-контрастными свойствами с варьируемыми параметрами и свойствами поверхности, новые подходы к их биомодиикации и функционализации. (2) Разработка многофункциональных люминесцентных МРТ-контрастных наноструктур, функционализированныхе фолиевой кислотой для облегчения вхождения в раковые клетки, характеризующиеся оверэкспрессией фолатных рецепторов, проведение сравнения эффективности разработанного МРТ-контрастного агента и существующих. (3) Разработка аналитических методов и тест методов для клинической диагностики, включая применяемые в формате point of care (у постели больного). (4) Разработка систем адресной доставки диагностических и терапевтических препаратов на основе микроразмерных и субмикронных частиц карбоната кальция и структур ядро-оболочка, получение микроразмерных и субмикронных биосовместимых биодеградируемых многокомпонентных котейнеров, содержащие как метки различного типа, так и таргетные компоненты для адресной доставки контролируемого пролонгированного высвобождения. (5) Выявление дальнейших направлений развития предложенных подходов, в которых созданные функционализированные наночастицы послужат компонентами систем для адресной доставки диагностических и лекарственных препаратов. В ходе выполнения годового этапа НИР за 2021 год были в полном объеме выполнены следующие работы. 1 Разработана методика контролируемого высвобождение α-амилазы из микроконтейнеров, содержащих агрегаты углеродных наночастиц, продемонстрировано сохранение функциональных свойств фермента 2 Изучен остеогенный потенциал пористого ватерита CaCO3 как компонента нетканых поликапролактоновых матриксов для регенерации костной ткани, проведено исследование in vivo на крысах 3 Разработаны флуоресцентные трансформируемые капсульные кодирующие системы для мечения и отслеживания отдельных клеток, показана их применимость для многоцветного переключаемого мечения клеток и контроля за ними. 4 Синтезированы флуоресцентные наноструктуры на основе фолиевой и лимонной кислот. Установлены закономерности, влиябщие на оптические и коллоидные свойства потенциальных меток для биоанализа 5 Проведено спектроскопическое исследование кинетики высвобождения водонерастворимого препарата гризеофульвин из ватеритных контейнеров в водной среде. Установлены подходы, обеспечивающие повышение биодоступности гидрофобных лекарственных препаратов за счет инкапсулирования препаратов в объеме биосовместимых микро- и наноконтейнеров, позволяющих осуществлять адресную доставку препарата, снижать вводимую дозу и её токсическое действие и повышать фармакологический эффект. 6 Продемонстрированы люминесцентные углеродные наноструктуры с желто-оранжевым излучением, синтезированные из лимонной кислоты и мочевины путем гидротермальной обработки. Увеличение полярности растворителя обеспечивает смещение люминесценции в более длинную область спектра. Получено 33 фракции с тремя типами эмиссионных центров при 460 нм (фракции 1-7 и 11-33), 540 нм (фракции 8-13) и 620 нм (фракции 12-33). 7 Подготовлен и оформлен отчет о выполнении первого этапа НИР. 8 Подготовлены научные статьи для публикации в зарубежных журналах, входящие в международные базы данных, и в рекомендованных Президиумом Высшей аттестационной комиссией ведущих рецензируемых научных журналах, а так же заявка на патент. Защищены две кандидатские диссертации. Результаты работы, приведенные в отчете о выполненной работе, включают в себя описание полученных результатов, разработанных методик, а также перечень публикаций. Результаты, полученные в ходе НИР, внедрены в 2021 году в научно-исследовательский и образовательный процесс в Саратовском университете. Научные задачи, решенные в рамках выполнения НИР «Многофункциональные наноразмерные и наноструктурированные системы для аналитической химии и тераностики», являются перспективными, актуальными и своевременными для развития отечественной науки и системы образования. Уровень полученных результатов оценивается как соответствующий мировому.