Лаборатория полимеров для биологии

Отдел биоматериалов и бионанотехнологий

Руководитель: Зубов Виталий Павлович, д. х. н., профессор
zubov@ibch.ru+7(495)335-10-11

полимерсодержащие нанокомпозиты, сорбенты, биосепарация, биокатализаторы, полимерные дисперсии, флуоресцентные полимерные частицы, полупроводниковые нанокристалы, реакция латексной агглюцинатции, микрокапсулирование животных клеток, биодеградируемые полимерные системы для контролируемой доставки лекарств, инкапсулированные ДНК-вакцины, инкапсулирование пептидов, биоматериалы для клеточной и тканевой инженерии

В Лаборатории создаются композиционные сорбенты для биосепарации, модельные мембраны на основе монослоев и липосом, дисперсные иммунодиагностикумы, системы для микрокапсулирования ферментов и клеток и системы для гибридизационного анализа.

Группа под руководством Дмитрия Валерьевича Капустина занимается разработкой методов прямого синтеза нанокомпозитов с усовершенствованной морфологией, обеспечивающих локализацию процесса полимеризации в поверхностных слоях носителей и введение дополнительных функциональных групп (в том числе, биолигандов) в получаемые материалы. На основе таких нанокомпозитов (в зависимости от природы полимерного модификатора) может быть получен ряд эффективных материалов для биоаналитических целей.

Запатентованы многоцелевые сорбенты (на основе дисперсных носителей, а также капилляров, мембран, монолитов, кремниевых чипов и т. д.), для одностадийного выделения и очистки биополимеров (нуклеиновых кислот, белков и пептидов) (рис. 1). Сорбенты используются при разработке наборов и протоколов для эффективной диагностики патогенов человека, в частности, методом ПЦР, а также в качестве носителей для проведения масс-спектрометрии (патент Patent WO 2011004308 (A1)). В частности, Группа работает над созданием:

  • гетерогенных биокатализаторов на основе композиционных матриц, модифицированных smart-полимерами  с иммобилизованными биолигандами (ферментами), эффективных в водных и органических средах.
  • методов прямого синтеза нанокомпозитов с усовершенствованной морфологией (рис. 1), обеспечивающих локализацию процесса полимеризации в поверхностных слоях носителей и введение дополнительных функциональных групп (в том числе, биолигандов) в получаемые материалы.
  • изучением механизмов сорбции биополимеров на поверхности разработанных материалов. В частности, показано, что хроматографическое поведение разработанных композитов определяется не морфологией поверхностного слоя, а химическим строением полимерного модификатора.
Risunok1.jpg

Рис. 1. Схема одностадийного выделение ДНК из лизатов и примеры разработанных «биосепарационных элементов».

Исследования группы Анны Николаевной Генераловой направлены на разработку методов получения полимерных микросфер для решения различных биоаналитических задач. В частности, за последнее время А.Н. Генераловой с коллегами были разработаны:

  • методы синтеза окрашенных и флуоресцентных полиакролеиновых и сополимерных микросфер для получения новых биоаналитических реагентов для высокочувствительного экспресс-анализа белков, гаптенов и нуклеиновых кислот.
  • композитные сополимерные микросферы, содержащие флуоресцентные CdSe/ZnS нанокристаллы в непосредственной близости к поверхности, что позволяет регистрировать изменения флуоресценции при незначительном изменении условий окружения, таких как рН, ионная сила, температура и т.д. и использовать их в качестве оптических сенсоров (рис. 2).
  • методы получения биосовместимых полимерно-капсулированных реагентов на основе наночастиц с антистоксовой фотолюминесценцией для тераностики (работа проводится совместно с Лабораторией молекулярной иммунологии ИБХ РАН, ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН) (рис. 3).

Отдельное направление исследований включает работу в рамках реализации проекта Сколково «Разработка универсальных эндоваскулярных имплантатов со свойствами биодеградации», проводимую совместно с компанией-резидентом Фонда Сколково  ООО «Биостэн»  и НИОКР «Разработка и внедрение технологии для производства полного цикла текстильных сосудистых эндопротезов», проводимую совместно с компанией-резидентом Фонда Сколокво АО «Медтехнопроект».

ris6.jpg

Рис. 2. Включение флуоресцентных CdSe/ZnS нанокристаллов в полимерные микросферы и их применение в биоанализе.

 

Alla.jpg

Рис. 3. Методы модификации НАФ и анализа на их основе.

Лаборатория сотрудничает с лабораториями Института, а также с Центральной клинической больницей, Кентским университетом (Великобритания),  консорциумом «Агробиоген» (Германия), Клиникой «Шарите» (Германия) и др.

Лаборатория «Полимеры для биологии» была создана в 1979 году. Решение о ее создании было принято после нескольких встреч В. П. Зубова (в то время зав. лабораторией кафедры высокомолекулярных соединений химического факультета МГУ) и академика Ю. А. Овчинникова (в то время директора Института химии природных соединений АН СССР, вице-президента Академии наук) на симпозиумах и конференциях. На этих встречах речь шла о роли материаловедения в развитии современной физико-химической биологии, о полной зависимости этой области науки от поставок необходимых реактивов и материалов из-за рубежа, а также об отсутствии в стране специализированных исследовательских подразделений по разработке и выпуску новых материалов для биологии и биотехнологии.

  • Потребность в высокочистых концентрированных препаратах биологически активных соединений, в первую очередь, биополимеров (нуклеиновых кислот и белков), привела к созданию ряда эффективных сорбционных композиционных материалов (сорбентов), объединяющих полезные механические качества жесткого нерастворимого носителя с уникальными сорбционными свойствами полимерных модификаторов (в первую очередь, фторполимеров и полианилинов). В качестве примеров практического использования таких материалов можно привести одностадийные протоколы выделения ДНК из лизатов бактериальных культур, растительных тканей, крови и т.д. Полученные очищенные препараты ДНК пригодны для непосредственного использования в ПЦР-анализе. Указанные материалы с успехом применяли в процедурах экспресс-пробоподготовки при проведении ПЦР-диагностики HBV вируса (гепатита B человека), Mycobacterium tuberculosis complex,ряда бактериальных и грибковых урогенитальных инфекций и др. Разработана и запатентована (совместно с компанией Royal Philips Electronics) новая эффективная биоаналитическая система на основе кремниевого носителя для проведения масс-спектрометрии в формате SELDI, в которой использовано свойство полианилинсодержащих покрытий разделять белки (пептиды) в зависимости от значения pI индивидуальных компонентов, а также накапливать энергию излучения лазера.
  • Использование частично фторированных полимеров для модифицирования носителей также дает возможность иммобилизации различных биолигандов. В лаборатории разработан способ получения стабильного фторполимерсодержащего носителя для твердофазного синтеза олигонуклеотидов на основе пористого кремнезема, предварительно модифицированного фторсополимером, содержащим активные эфирные группы. После соответствующей химической модификации нуклеозидом полученный материал был успешно применен в качестве носителя при твердофазном синтезе олигонуклеотидов.
  • Разработанные синтетические подходы были с успехом применены для создания эффективных биокатализаторов на основе кремнезема, модифицированного термочувствительным сополимером N-винилкапролактама с 2-гидкроксиэтилметакрилатом. На полученный материал иммобилизовали липазу из Pseudomonas fluorescence. Полученный биокатализатор отличается повышенной ферментативной активностью по сравнению с препаратами нативной липазы. При этом ферментативная активность  сохранялась как в водных, так и в органических средах.  
  • Преимущества использования композиционных материалов с наноструктурными элементами были также реализованы при создании биоаналитических систем на основе полимерных частиц, содержащих различные метки (флуоресцентные, хромофорные). Разработанные в лаборатории «Полимеры для биологии» способы получения дисперсий полимерных частиц на основе полиакролеина позволили создать целый ряд окрашенных биоаналитических реагентов для постановки реакции латекс-агглютинации с целью определения различных аналитов, таких как дифтерийный токсин, ферритин, гербициды (2,4-D, атразин, симазин), антитела к липополисахаридам клеточной стенки условно-патогенных бактерий, тиреоглобулин, пероксидаза щитовидной железы, антитела кмикобактерии туберкулеза и др. Работа проводилась совместно с широким кругом научных организаций (НИИ вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова РАМН, НПЦ «Медицинская иммунология», НИИ глазных болезней им. Гельмгольца и др.).
  • В качестве перспективных флуорофоров большое внимание привлекают полупроводниковые нанокристаллы CdSe/ZnS, также известные как квантовые точки (QDs). Набор коллоидно-стабильных полимерных флуоресцентных частиц различного диаметра (0.15 - 0.52 мкм) получен путем введения QDsв предварительно синтезированные частицы на основе сополимеров акролеина и стирола. Полученные частицы конъюгировали с моноклональными антителами к антигену Yersinia pestis и использовали в реакции пассивной агглютинации как в режиме экспресс-анализа, проводимого на стекле, так и в виде наиболее простого и чувствительного полуколичественного метода иммуноанализа – в планшете. На примере конъюгатов флуоресцентных полимерных частиц с антителами 4D5scFvпродемонстрирована возможность специфического маркирования рецептора HER2/neuна поверхности мембраны клеток аденокарциномы яичника человека SKOV-3 in vitro. Работа проводилась совместно с лабораториями молекулярной биофизики и молекулярной иммунологии ИБХ РАН.       
  • В последнее время большой интерес привлекают наночастицы с антистоксовой фотолюминесценцией (НАФ). Они представляют собой неорганическую матрицу NaYF4, легированную ионами редкоземельных металлов Yb3+, Er3+ или Tm3+. НАФ возбуждаются спектрально выгодным источником света (975 нм) в «окне прозрачности» биологической ткани, который обеспечивает глубокое проникновение света с минимальным поглощением и рассеянием, НАФ обладают гидрофобными свойствами и для создания тераностических реагентов на основе НАФ их необходимо модифицировать. В лаборатории «Полимеры для биологии» разработаны способы модификации с использованием амфифильных полимеров, что позволило создать на их основе таргетные нанокомплексы для мечения онкомаркера HER2/neu (путь 1). Разработка оригинального дизайна нанокомплексов НАФ, где получена «корона» из химически связанных с поверхностью молекул ПЭГ, привела к увеличению времени циркуляции в крови животных и реализации прижизненной доставки НАФ в опухоль (путь 2). Капсулирование НАФ в частицы полиакролеиновых дисперсий в процессе их синтеза явилось основой для создания реагентов при исследовании биораспределения частиц по органам при внутривенном введении (путь 3). Уникальные оптические свойства НАФ легли в основу создания нанокомплексов с рибофлавином, способных генерировать активные формы кислорода под действием ИК излучения за счет реализации FRET эффекта, что позволило использовать эти нанокомплексы для фотодинамической терапии опухолей (путь 4). Работа проводилась совместно с Лабораторией молекулярной иммунологии ИБХ РАН, ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Московским технологическим университетом, РОНЦ им. Н.Н. Блохина и Университетом Маккуори (Австралия)).
Ф.И.О.ДолжностьКонтакты
Зубов Виталий Павлович, д. х. н., профессоррук. подр.zubov@ibch.ru+7(495)335-10-11
Генералова Алла Николаевна, к. х. н.с.н.с.a-generalova@yandex.ru+7(495)336-06-00
Капустин Дмитрий Валерьевич, к. х. н.с.н.с.kapustin@ibch.ru+7(495)336-06-00
Ягудаева Елена Юрьевна, к. х. н.с.н.с.elena-yagudaeva@yandex.ru+7(495)330-67-65, +7(495)336-06-00
Сизова Светлана Викторовна, к. х. н.н.с.sv.sizova@gmail.com+7(495)336-06-00
Вихров Александр Анатольевич, к. х. н.н.с.+7(495)330-06-00
Жигис Лариса Стефановна, к. х. н.н.с.zhigis@ibch.ru+7(495)330-67-65
Зуева Вера Сергеевна, к. б. н.н.с.itsvera@maiI.ru+7(495)330-67-65
Простякова Анна Игоревна, к. х. н.н.с.profan@list.ru+7(495)336-06-00
Разгуляева Ольга Алексеевнаинж.-иссл.+7(495)336-06-00

Ранее здесь работали:

Марквичева Елена Арнольдовна, д. х. н.в.н.с.lemark@ibch.ru
Селина Оксана Евгеньевна, к. х. н.м.н.с.oselina@inbox.ru
Зайцева-Зотова Дарья Сергеевна, к. х. н.м.н.с.Dariaz.z@gmail.com
Дроздова Мария Георгиевнаасп.drozdovamg@gmail.com
Акасов Роман Александровичасп.roman.akasov@gmail.com
Гилёва Анастасия Михайловнаасп.sumina.anastasia@mail.ru
Хованкина Анна Викторовнаасп.khovankina@gmail.com

Избранные публикации

  1. Mironova K.E., Khochenkov D.A., Generalova A.N., Rocheva V.V., Sholina N.V., Nechaev A.V., Semchishen V.A., Deyev S.M., Zvyagin A.V., Khaydukov E.V. (2017). Ultraviolet phototoxicity of upconversion nanoparticles illuminated with near-infrared light. Nanoscale 9 (39), 14921–14928 [+]

    Recently introduced upconversion nanoparticles (UCNPs) have pushed the depth of photodynamic therapy (PDT) treatment to the centimetre range by converting deeply-penetrating near-infrared (NIR) radiation to visible radiation for photoexcitation of PDT drugs. Here we demonstrate that the direct exposure of the cancer tissue to phototoxic ultraviolet radiation generated by NIR-photoexcited UCNPs enabled successful PDT. To this aim, core/shell UCNPs of the formula NaYF4:Yb(3+)Tm(3+)/NaYF4 featuring an enhanced band in the ultraviolet UV-A and UV-B spectral bands were rationally designed and synthesised. Coupling UCNPs to the recombinant modules of the Designed Ankyrin Repeat Protein (DARPin) fused to a fluorescent protein mCherry allowed the target delivery of DARPin-mCherry/UCNP to human breast adenocarcinoma SK-BR-3 cells overexpressing HER2/neu receptors, as confirmed by fluorescence microscopy. DARPin-mCherry/UCNPs were demonstrated to be phototoxic to SK-BR-3 cells under 975 nm laser irradiation at a dose of 900 J cm(-2) due to the UV photoexcitation of endogenous photosensitizers and concomitant generation of reactive oxygen species. The Lewis lung cancer mouse model was employed to demonstrate the feasibility of PDT using UCNP-mediated UV excitation of endogenous photosensitizers in the tumor tissue at a NIR dose of 1200 J cm(-2). This study paves the way for exploring and harnessing UV photoexcitation processes in deep tissues in vivo.

    ID:1966
  2. Liaw , Yagudaeva , Prostyakova , Lazov , Zybin , Ischenko , Zubov , Kapustin  (2016). Sorption behavior of polyaramides in relation to isolation of nucleic acids and proteins. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 145, 912–921 [+]

    Получена серия полиарамидсодержащих сорбентов на основе пористого кремнезема с закономерно меняющимся химическим составом поверхности. Впервые проведен сравнительный анализ сорбционных и морфологических свойств покрытий на основе фторопласта, полианилина и полиарамидов с промежуточным химическим строением. Показано, что сорбционные свойства при разделении смесей нуклеиновых кислот и белков определяются, в первую очередь, химическим строением полимерного модификатора, присутствием определенных функциональных групп и распределением заряда по поверхности, а не морфологией полимерного покрытия.

    ID:1621
  3. Zhigis L.S., Kotelnikova O.V., Vikhrov A.A., Zinchenko A.A., Serova O.V., Zueva V.S., Razgulyaeva O.A., Gordeeva E.A., Melikhova T.D., Nokel E.A., Alliluev A.P., Drozhzhina E.Y., Rumsh L.D. (2015). A new methodological approach to estimation of IgA1 and IgA2 content in human serum using recombinant IgA1 protease from Neisseria meningitidis. Biotechnol. Lett. 37 (11), 2289–93 [+]

    A new approach to estimation of IgA subclass levels and IgA1/IgA2 ratio using enzymatically active and inactive forms of Neisseria meningitidis IgA1 protease was developed.

    ID:1429
  4. Zinchenko A.A., Alliluev A.P., Serova O.P., Gordeeva E.A., Zhigis L.S., Zueva V.S., Razgulyaeva O.A., Melikhova T.D., Nokel E.A., Drozhzhina E.Y.u., Kotelnikova O.V., Rumsh L.D. (2015). Immunogenic and protective properties recombinant proteins based on meningococcal IgA1 protease. J Meningitis 1 (102), [+]

    Recombinant proteins (M1K2–N963-LEH6, MA28–N963-LEH6 and ME135–H328-LEH6) have been created on the basis of the genome sequence of IgA1 protease of N. meningitidis serogroup B strain H44/76. It is revealed that, similarly to the native enzyme isolated earlier from N. meningitidis serogroup A strain A208, these proteins induce formation of animal protection against the infection with the virulent strain of meningococcus serogroup B. It is shown that these compounds are promising as a basis for a polyvalent anti-meningococcal vaccine.

    ID:1428
  5. Generalova A.N., Kochneva I.K., Khaydukov E.V., Semchishen V.A., Guller A.E., Nechaev A.V., Shekhter A.B., Zubov V.P., Zvyagin A.V., Deyev S.M. (2015). Submicron polyacrolein particles in situ embedded with upconversion nanoparticles for bioassay. Nanoscale 7 (5), 1709–17 [+]

    We report a new surface modification approach of upconversion nanoparticles (UCNPs) structured as inorganic hosts NaYF4 codoped with Yb(3+) and Er(3+) based on their encapsulation in a two-stage process of precipitation polymerization of acrolein under alkaline conditions in the presence of UCNPs. The use of tetramethylammonium hydroxide both as an initiator of acrolein polymerization and as an agent for UCNP hydrophilization made it possible to increase the polyacrolein yield up to 90%. This approach enabled the facile, lossless embedment of UCNPs into the polymer particles suitable for bioassay. These particles are readily dispersible in aqueous and physiological buffers, exhibiting excellent photoluminescence properties, chemical stability, and also allow the control of particle diameters. The feasibility of the as-produced photoluminescent polymer particles mean-sized 260 nm for in vivo optical whole-animal imaging was also demonstrated using a home-built epi-luminescence imaging system.

    ID:1431
  6. Guller A.E., Generalova A.N., Petersen E.V., Nechaev A.V., Trusova I.A., Landyshev N.N., Nadort A., Grebenik E.A., Deyev S.M., Shekhter A.B., Zvyagin A.V. (2015). Cytotoxicity and non-specific cellular uptake of bare and surface-modified upconversion nanoparticles in human skin cells. Nano Research 8 (5), 1546–1562 [+]

    The cytotoxicity and non-specific cellular uptake of the most popular composition of upconversion nanoparticle (UCNP), NaYF4:Yb3+:Er3+, is reported using normal human skin cells, including dermal fibroblasts and immortalized human epidermal linear keratinocytes (HaCaT). A new hydrophilization reaction of as-synthesized UCNPs based on tetramethylammonium hydroxide (TMAH) enabled evaluation of the intrinsic cytotoxicity of bare UCNPs. The cytotoxicity effects of the UCNP surface-coating and polystyrene host were investigated over the concentration range 62.5–125 μg/mL with 24-h incubation, using a MTT test and optical microscopy. The fibroblast viability was not compromised by UCNPs, whereas the viability of keratinocytes varied from 52% ± 4% to 100% ± 10% than the control group, depending on the surface modification. Bare UCNPs reduced the keratinocyte viability to 76% ± 3%, while exhibiting profound non-specific cellular uptake. Hydrophilic poly(D,L-lactide)- and poly(maleic anhydride-alt-1-octadecene)-coated UCNPs were found to be least cytotoxic among the polymer-coated UCNPs, and were readily internalized by human skin cells. Polystyrene microbeads impregnated with UCNPs remained nontoxic. Surprisingly, no correlation was found between UCNP cytotoxicity and the internalization level in cells, although the latter ranged broadly from 0.03% to 59%, benchmarked against 100% uptake level of TMAH-UCNPs.

    https://static-content.springer.com/image/art%3A10.1007%2Fs12274-014-0641-6/MediaObjects/12274_2014_641_Fig1_HTML.gif
    ID:1430
  7. Kapustin D.V., Prostyakova A.I., Zubov V.P. (2014). Fluoroplast-polyaniline-coated adsorbent for one-step isolation of DNA for PCR detection of viral hepatitides (HBV and TTV). Bioanalysis 6 (7), 957–66 [+]

    To demonstrate the effectiveness of application of the adsorbent successively modified with nano-layers of fluoroplast and polyaniline for one-step isolation of DNA of hepatitis B virus and transfusion-transmitted virus from human serum.

    ID:1423
  8. Kapustin D.V., Prostyakova A.I., Alexeev Y.I., Varlamov D.A., Zubov V.P., Zavriev S.K. (2014). High-throughput Method of One-Step DNA Isolation for PCR Diagnostics of Mycobacterium tuberculosis. Acta Naturae 6 (2), 48–52 [+]

    The efficiency of one-step and multi-step protocols of DNA isolation from lysed sputum samples containing the Mycobacterium tuberculosis complex has been compared. DNA was isolated using spin-cartridges containing a special silica-based sorbent modified with fluoroplast and polyaniline, or using an automated isolation system. One-step isolation using the obtained sorbent has been shown to ensure a significantly lower DNA loss and higher sensitivity in the PCR detection of Mycobacterium tuberculosis as compared to a system based on sorption and desorption of nucleic acids during the isolation.

    ID:1424
  9. Ягудаева Е.Ю., Жигис Л.С., Разгуляева О.А., Зуева В.С., Мельников Э.Э., Зубов В.П., Козлов Л.В., Бичучер А.М., Котельникова О.В., Аллилуев А.П., Аваков А.Э., Румш Л.Д. (2010). Выделение и определение активности IGA1-протеиназы из культуры Neisseria meningitidis. Биоорг. хим. 36 (1), 96–105 [+]

    Разработана методика получения очищенного препарата IgA1-протеиназы из культуры Neisseria meningitidis серогруппы А из трех инактивированных промежуточных продуктов производства вакцины против менингококковой инфекции: культуральной жидкости, а также супернатанта и осадка, полученных при осаждении бактериальных клеток цетавлоном. Показана способность IgA1-протеиназы, выделенной из менингококка серогруппы А, защищать экспериментальных животных (мышей) при инфицировании менингококком серогруппы В.

    ID:209
  10. Ягудаева Е.Ю., Букина Я.А., Простякова А.И., Зубов В.П., Тверской В.А., Капустин Д.В. (2009). Окислительная полимеризация анилина на поверхности кремнезема в присутствии полисульфокислот как способ получения эффективных биосорбентов. Высокомолекулярные соединения 51 (6), 1000–1007 [+]

    Полианилиновые покрытия на поверхности макропористого кремнезема получали окислительной полимеризацией при протонировании анилина полисульфокислотами: поли‑п,п'‑(2,2'‑дисульфокислота)дифениленизофталамидом (изо-ПАСК) и поли‑п,п'‑(2,2'‑дисульфокислота)дифенилентерефталамидом (тере-ПАСК)

    ID:211
  11. Zubov V.P., Kapustin D.V., Generalova A.N., Yagudaeva E.Y.u., Vikhrov A.A., Sizova S.V., Muidinov M.R. (2007). Modification of solids with polymer nanolayers as a process for manufacture of novel biomaterial. POLYMER SCIENCE SERIES A 49 (12), 1247–1264 [+]

    The results of study on the chemical deposition of polymeric coatings of a nanoscale thickness on porous and flat inorganic matrices and encapsulation of nano-and microparticles in polymer shells are discussed. Procedures for the deposition of homogeneous defect-free coatings are detailed by using polytetrafluoroethylene, polyaniline, and their derivatives as examples. The matrices modified with nanosized polytetrafluoroethylene and polyaniline layers are promising biomaterials for one-step isolation of nucleic acids from complex biological mixtures (cell and tissue lysates, whole blood, plant feedstock), as well as for high-performance chromatography of proteins and other biopolymers. Approaches to the fabrication of polymer shells on luminescent nanocrystals of (CdSe)ZnS via the inclusion of the nanocrystals in micrometer-sized particles based on acrolein-styrene copolymers and the formation of polymer shells directly on nanoparticles are discussed. It was shown that polymer-functionalized luminescent nanocrystals hold promise as bioanalytical reagents.

    ID:127
  12. Kapustin D.V., Vikhrov A.A., Gorokhova I.V., Generalova A.N., Kalyazina O.V., Murzabekova T.V., Zubov V.P. (2005). Multicomponent thermosensitive systems for biocatalysts. RUSSIAN CHEMICAL BULLETIN 54 (2), 452–457 [+]

    Composite matrices based on macroporous silica modified by N-vinylcaprolactam copolymers with diallyldimethylammonium chloride and with 2-hydroxyethyl methacrylate were obtained. Lipase from Pseudomonas fluorescens was immobilized on the obtained materials. The temperature dependence of the hydrolytic activity of the immobilized lipase preparations in the triacetin hydrolysis was investigated. The hydrolytic activity of lipase immobilized on the matrix modified by the N-vinylcaprolactam copolymer with 2-hydroxyethyl methacrylate can be regulated by varying the temperature of the reaction medium. The temperature dependence of the hydrolytic activity of the immobilized enzyme has a maximum at 40 °C, the activity of the immobilized lipase being ∼3.5 times higher compared to that at 20 °C. After immobilization on these composite materials, lipase retained the activity in the acetylation of 1-(RS)-phenylethanol with vinyl acetate in ButOMe.

    ID:128
  13. Капустин Д.В., Ягудаева Е.Ю., Завада Л.Л., Жигис Л.С., Зубов В.П., Ярошевская Е.М., Плобнер Л., Лайзер Р.-.М., Брем Г. (2003). Композиционный полианилинсодержащий кремнеземный сорбент для выделения ДНК. Биоорг. хим. , 310–315 [+]

    Композиционный полианилинсодержащий сорбент получен путем осадительной полимеризации анилина в присутствии частиц макропористого носителя. Выявлено, что подобная модификация обеспечивает однородное покрытие внутренней поверхности пор носителя полимерным слоем толщиной порядка 1 нм. Установлено, что полученный материал при сохранении пористости исходного носителя селективен при разделении нуклеиновых кислот и белков. Показана эффективность использования полианилинсодержащих сорбентов при препаративном выделении ДНК из бактериальных лизатов.

    ID:210

Зубов Виталий Павлович

  • Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10 — На карте
  • ИБХ РАН, корп. 34, комн. 431
  • Тел.: +7(495)335-10-11
  • Эл. почта: zubov@ibch.ru

Композиционный материал для рентгеноконтрастной визуализации нерентгеноконтрастных имплантатов. (2017-11-27)

Разработаны биосовместимые биоразлагаемые полимерные покрытия на основе полимолочной кислоты с включенным гликоланом (или лантаном) для использования в составе полимерных биодеградируемых сосудистых стентов (и других полимерных имплантатов), что обеспечивает за счет условий включения удовлетворительную рентгеноконтрастность не только во время процедуры установки стента пациенту, но и после установки, и одновременно обеспечивает дополнительный положительный эффект за счет терапевтических свойств гликолана. Гликолан– комплексное соединение азотнокислого лантана и триэтиленгликоля – La (NO3) 3 • C6H14O4 • mH2O, обладет антимикробным действием.

 

  • Генералова А.Н., Простякова А.И., Пашкин И.И., Зубов В.П., Капустин Д.В. Композиционный материал для рентгеноконтрастной визуализации нерентгеноконтрастных имплантатов. Патент РФ № 2599510 (15.09.2016).

Многоканальный наконечник для экстракции нуклеиновых кислот, белков и пептидов. (2016-03-17)

Скибина Ю.С., Белоглазов В.И., Тучин В.В., Капустин Д.В., Простякова А.И. «Многоканальный наконечник для экстракции нуклеиновых кислот, белков и пептидов» Патент РФ № 2547597 от 12.03.2015. Получен совместно с ООО «НПП Наноструктурная Технология стекла», г. Саратов, Россия.

Разработан способ модифицирования внутренней поверхности стеклянных мультикапилляров (МК) нанослоями полианилина и способ использования изготовленных на основе МК наконечников для механических дозаторов в процедуре выделения ДНК из крови для последующего ПЦР-анализа. По заключению специалистов ФКУЗ Российского научно-исследовательского противочумного института «Микроб», разработанные системы оказались эффективными в процедуре пробоподготовки при выделении ДНК для определения штаммов Vibrio cholerae и Yersinia pseudotuberculosis в образцах крови.

Композиционный материал для рентгеноконтрастной визуализации нерентгеноконтрастных имплантатов. (2016-03-17)

В рамках выполнения 2-го этапа НИОКР по Договору между ИБХ РАН и ООО «БИОСТЭН» № 01/08/2014 от 28.08.2014 г. [во исполнение Соглашения с фондом «СКОЛКОВО» о предоставлении  гранта  № 18 от 28 июня 2011 года, заключенного в рамках реализации Инновационного проекта «Разработка универсальных эндоваскулярных имплантантов (стентов) со свойствами биодеградации»] разработано новое биосовместимое биоразлагаемое полимерное покрытие с включенным гликоланом  на поверхности полимерных биодеградируемых сосудистых стентов, а также способы введения гликолана в объем материала стентов, что обеспечивает за счет условий включения гликолана удовлетворительную рентгеноконтрастность не только во время процедуры установки стента пациенту, но и после установки, и одновременно обеспечивает дополнительный положительный эффект за счет терапевтических свойств гликолана.

Полиакролеиновые частицы содержащие апконвертирующие наночастицы для биоанализа. (2016-03-17)

Разработан новый способ модификации поверхности апконвертирующих наночастиц (НАФ) на основе неорганической матрицы NaYF4, допированной ионами Yb3 + и Er 3 +, путем введения НАФ в процессе двухстадийной полимеризации акролеина в щелочных условиях. Использование гидроксида тетраметиламмония как в качестве инициатора полимеризации акролеина, так и агента для гидрофилизации НАФ позволило увеличить выход полиакролеина до 90% и получить НАФ-содержащие полиакролеиновые частицы, пригодные для биоанализа. Полученные частицы с контролируемым в процессе синтеза диаметром были коллоидно стабильны в водных растворах и физиологических буферах, сохраняли отличные фотолюминесцентные свойства, химическую стойкость. Продемонстрирована возможность использования фотолюминесцентных полимерных частиц с диаметром 260 нм для оптической визуализации биораспределения in vivo с помощью эпилюминесцентной системы визуализации, разработанной в ИПЛИТ РАН.

Работа проводится совместно с лаб. молекулярной иммунологии ИБХ, ИПЛИТ РАН, МИТХТ им. М.В. Ломоносова, ГУ РОНЦ им. Н.Н. Блохина, МГМУ им. И.М.Сеченова, Macquarie University (Australia.)

Публикации

  1. Generalova A.N., Kochneva I.K., Khaydukov E.V., Semchishen V.A., Guller A.E., Nechaev A.V., Shekhter A.B., Zubov V.P., Zvyagin A.V., Deyev S.M. (2015). Submicron polyacrolein particles in situ embedded with upconversion nanoparticles for bioassay. Nanoscale 7 (5), 1709–17 [+]

    We report a new surface modification approach of upconversion nanoparticles (UCNPs) structured as inorganic hosts NaYF4 codoped with Yb(3+) and Er(3+) based on their encapsulation in a two-stage process of precipitation polymerization of acrolein under alkaline conditions in the presence of UCNPs. The use of tetramethylammonium hydroxide both as an initiator of acrolein polymerization and as an agent for UCNP hydrophilization made it possible to increase the polyacrolein yield up to 90%. This approach enabled the facile, lossless embedment of UCNPs into the polymer particles suitable for bioassay. These particles are readily dispersible in aqueous and physiological buffers, exhibiting excellent photoluminescence properties, chemical stability, and also allow the control of particle diameters. The feasibility of the as-produced photoluminescent polymer particles mean-sized 260 nm for in vivo optical whole-animal imaging was also demonstrated using a home-built epi-luminescence imaging system.

    ID:1431
  2. Guller A.E., Generalova A.N., Petersen E.V., Nechaev A.V., Trusova I.A., Landyshev N.N., Nadort A., Grebenik E.A., Deyev S.M., Shekhter A.B., Zvyagin A.V. (2015). Cytotoxicity and non-specific cellular uptake of bare and surface-modified upconversion nanoparticles in human skin cells. Nano Research 8 (5), 1546–1562 [+]

    The cytotoxicity and non-specific cellular uptake of the most popular composition of upconversion nanoparticle (UCNP), NaYF4:Yb3+:Er3+, is reported using normal human skin cells, including dermal fibroblasts and immortalized human epidermal linear keratinocytes (HaCaT). A new hydrophilization reaction of as-synthesized UCNPs based on tetramethylammonium hydroxide (TMAH) enabled evaluation of the intrinsic cytotoxicity of bare UCNPs. The cytotoxicity effects of the UCNP surface-coating and polystyrene host were investigated over the concentration range 62.5–125 μg/mL with 24-h incubation, using a MTT test and optical microscopy. The fibroblast viability was not compromised by UCNPs, whereas the viability of keratinocytes varied from 52% ± 4% to 100% ± 10% than the control group, depending on the surface modification. Bare UCNPs reduced the keratinocyte viability to 76% ± 3%, while exhibiting profound non-specific cellular uptake. Hydrophilic poly(D,L-lactide)- and poly(maleic anhydride-alt-1-octadecene)-coated UCNPs were found to be least cytotoxic among the polymer-coated UCNPs, and were readily internalized by human skin cells. Polystyrene microbeads impregnated with UCNPs remained nontoxic. Surprisingly, no correlation was found between UCNP cytotoxicity and the internalization level in cells, although the latter ranged broadly from 0.03% to 59%, benchmarked against 100% uptake level of TMAH-UCNPs.

    https://static-content.springer.com/image/art%3A10.1007%2Fs12274-014-0641-6/MediaObjects/12274_2014_641_Fig1_HTML.gif
    ID:1430