- Подробности
-
Просмотров: 26
8 февраля Владимир Путин вручил в Кремле премии Президента России в области науки и инноваций для молодых ученых за 2012 год. Одним из лауреатов этой престижной премии стала доктор химических наук, доцент Санкт-Петербургского государственного университета, Надежда Бокач. Премия была присуждена за исследования в области противоопухолевых лекарств нового поколения, включающие в себя развитие современных методов органического синтеза с участием металлов платиновой группы.
Об этом и других направлениях исследований своей научной группы Надежда рассказала в кратком обзоре, который будет интересен не только химикам, но и любому человеку, интересующемуся событиями, происходящими на переднем фронте науки.
Синтез комплексов платины, обладающих противоопухолевой активностью
Мы занимаемся фундаментальными исследованиями в области химии платины (но и не только), а именно разработкой методов синтеза новых соединений с использованием металло-катализа. Методы синтеза, включающие координацию органических соединений на платине (или на других металлах) позволяют проводить те процессы, которые самостоятельно не протекают, и получать такие уникальные продукты реакций, которые не доступны иными путями. В нашем случае металл служит своеобразным «гаечным ключом» для сборки молекул, которые синтезировать по-другому практически невозможно.
Например, в настоящее время активно изучаются новые противоопухолевые препараты на основе платины, которые отличаются по механизму своего действия от уже известных и применяемых в химиотерапии платиновых соединений. Недавно было обнаружено, что иминокомплексы платины обладают высокой противоопухолевой активностью и отличаются по механизму действия от классических противоопухолевых препаратов. Разработка методов синтеза данных соединений и является нашей основной задачей.
Нами были синтезированы имино-соединения платины(IV), противоопухолевая активность которых была протестирована in vivo и оказалась, что сами эти соединения, не обладая значимым противоопухолевым действием, усиливают активность известных цитостатиков (группа противоопухолевых препаратов, которые вызывают некроз раковых клеток) на 50% в отношении карциномы лёгких.
Молекулярная структура комплекса платины(IV), прошедшего испытания противоопухолевой активности.
Реакции, лежащие в основе разработанных методов, позволяют контролировать и задавать заранее необходимую конфигурацию комплекса (что имеет принципиальное значение с точки зрения биологической активности препарата) и варьировать заместители при иминогруппе, тем самым позволяя точно предопределять физические свойства получающихся иминокомплексов.
Для исследования реакционной способности комплексов (фундаментальная часть наших исследований), важным параметром является их растворимость в органических растворителях - это важно с точки зрения удобства синтеза и возможности дальнейшей идентификации соединений. Однако одно из требований биологов, проводящих испытания препаратов - водораствримость соединений, поскольку испытания биологической активности проводятся почти всегда с использованием водных растворов. В получаемых нами соединениях, реагент, несущий иминогруппу, может иметь почти любые дополнительные заместители (что позволяет предопределять растворимость в воде или органических растворителях). Таким образом, мы получаем возможность получать как модельные соединения для описания реакционной способности, так и удобные с точки зрения растворимости соединения для изучения их биологической активности.
Реакции органических соединений - нитрилов при участии металла
Другая задача, активно решаемая нашей научной группой – разработка методов активации и получение новых синтетических продуктов на основе нитрилов (нитрилы - органические соединения общей формулы R—C≡N, формально являющиеся C-замещенными производными синильной кислоты HC≡N). Нитрилы представляют собой удобные предшественники для получения целого ряда азотсодержащих органических соединений, имеющих фармацевтическое и промышленное применение. Основная трудность в синтетическом использовании нитрилов состоит в их химической инертности.
Для активации нитрилов мы использовали метод координации нитрила на металлоцентре, приводящий к интересным практическим результатам. Этот метод позволяет вовлекать в реакцию практически любые нитрилы и регулировать степень активации за счёт варьирования природы самого металлоцентра и его степени окисления.
В результате координации нитрила, содержащего различные заместители, на металлоцентре, могут быть получены вещества, обладающие интенсивной высокотемпературной люминесценцией. Область их потенциального применения - новый тип дисплеев в электронных устройствах и новые источники света.
В настоящее время активно разрабатываются дисплеи на основе органических светоизлучающих диодов (Organic Light-Emitting Diode OLED). В отличие от жидкокристаллических, они обладают меньшей толщиной слоя, и не требуют использования дополнительной энергии для подсветки. Люминесцирующие соединения платины(II), среди других подобных комплексов металлов, привлекают пристальное внимание исследователей в связи с такими важными фотофизическими свойствами как высокий квантовый выход люминесценции и значительные времена жизни возбуждённых состояний.
На дизайне и синтезе таких соединений мы и сосредоточили наши усилия. Обнаруженная нами реакция нитрилов, координированных в комплексах платины(II), с иминонуклеофилами приводит к образованию люминесцирующих при комнатной температуре комплексов платины.
Соединения этого типа представляют собой новое семейство люминесцентных систем на основе платины; они излучают при комнатной температуре как в растворе, так и в твердой фазе с высокой интенсивностью (квантовый выход может составлять до 75%). Времена жизни возбуждённого состояния составляют 2–3 мкс, что соответствует требованиям, предъявляемым к пигментам в составе OLED.
Люминесценция комплексов платины(II) в твердой фазе при температуре 25°С при облучении ультрафиолетом с длинной волны 360 нм.
Молекулярная структура люминесцирующего комплекса платины(II).
Таким образом, физические и оптические свойства данных соединений и возможность изменять их, варьируя заместители при атоме металла (платины) дают возможность создания эффективных фото- и электролюминесцирующих систем для применения в промышленном производстве.
Новые соединения бора для лечения рака методом бор-нейтронозахватной терапии
Наша научная группа занимается также еще одним немаловажным направлением. В последнее время, пристальное внимание ученых привлекают полиэдрические боргидридные кластеры как возможные действующие агенты в бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ) раковых заболеваний.
Метод БНЗТ основан на введении соединений стабильного изотопа бора 10B непосредственно в поражённую опухолью ткань и облучении её тепловыми нейтронами малой энергии. При этом атом бора захватывает нейтрон, превращаясь в радиоактивный изотоп 11B, который сразу распадается с образованием атома лития 7Li, α-частицы (атома гелия 4He) и α-частицы. Высвобождающиеся частицы оказывают губительное влияние непосредственно в месте возникновения, убивая опухолевые клетки.
Принцип действия БНЗТ
Поскольку пробег частиц 7Li и 4He в тканях невелик из-за их размеров, они оказывают губительное влияние на клетки непосредственно в месте возникновения. Поэтому при направленном введении борсодержащего соединения эффект возникает только в месте введения, но не затрагивает другие ткани.
При этом очевидно, что чем больше будет содержание атомов бора в клетках, тем эффективней действие БНЗТ. Именно поэтому соединения, молекулы которых содержат сразу несколько атомов бора, способных воспринимать облучение нейтронами, имеют неоспоримое преимущество как перспективные агенты для БНЗТ. К такой группе соединений относятся боргидридные кластеры, содержащие в составе одной молекулы до 10–12 атомов бора.
Сейчас основной задачей в совершенствовании препаратов для БНЗТ становится селективная доставка соединений бора и его накопление в поражённых тканях. Для боргидридных кластеров решение этой проблемы связано с модификацией периферийных заместителей и введением функциональных групп, ответственных за доставку к раковым клеткам. Модификации боргидридных кластеров и получению водорастворимых форм этих соединений для проведения биологических испытаний и посвящено одно из направлений работы нашей исследовательской группы.
Реакции нитрильной группы с 1,3-диполями позволяют модифицировать периферийные заместители боргиридного кластера, делая их совместимыми с физиологическими средами и обеспечивая направленный транспорт к пораженным тканям.
Результаты работы по этой тематике были опубликованы в новом мультидисциплинарном журнале ChemPlusChem издательства Wiley, а пиктограмма этой публикации вынесена на обложку журнала как реклама наиболее значимой статьи номера. Данная работа признана «химической статьёй месяца» и краткая информация о ней помещена в электронном журнале ChemViews издательства Wiley.
Актуальные материалы // 
