Сменить язык:

Институт органической и физической химии им. А. Е. Арбузова

Обособленное структурное подразделение ФГБУН "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр РАН"

Лаборатория высокоорганизованных сред (ВОС)

Заведующий лабораторией

 

д.х.н., профессор Захарова Люция Ярулловна

Телефон городской (843) 273-22-93
комн. 306
Email lucia@iopc.ru

 

Заместитель заведующего лабораторией

старший научный сотрудник, кандидат химических наук
Миргородская Алла Бенционовна

Телефон городской (843) 273-22-93
комн. 311
Email mirgorod@iopc.ru

 

Cотрудники и аспиранты

с.н.с. к.х.н. Жильцова Елена Петровна
с.н.с. к.х.н. Лукашенко Светлана Сергеевна

с.н.с. к.х.н. Гайнанова Гульнара Ахатовна
с.н.с. к.х.н. Паширова Татьяна Никандровна

с.н.с. к.х.н. Кашапов Руслан Равилевич

н.с. к.х.н. Ибрагимова Алсу Райнуровна

н.с. к.х.н. Валеева Фарида Гарафеевна

н.с., к.х.н. Габдрахманов Динар Рашидович


 

История создания

фотографии

 

Лаборатория Высокоорганизованных сред исторически связана с лабораторией фосфорорганических полимеров (заведующий профессор Б.Е. Иванов), которая в 1975-1985 годах была одной из крупнейших в ИОФХ им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН. В некоторые годы ее штат превышал 80 человек и объединял научные группы с разнообразной тематикой исследований, многие из которых проводились по заданию Президиума АН. Со временем некоторые из этих групп переросли в самостоятельные лаборатории, во главе которых встали доктора наук В.С. Резник, Я.А. Левин, И.А. Нуретдинов. В 1996 году из состава лаборатории выделилась группа при дирекции под руководством к.х.н. Л.А. Кудрявцевой. Основным направлением ее работы в то время явилось исследование влияния растворителей, а также мицеллярных систем на скорость и механизм реакций нуклеофильного замещения в эфирах кислот фосфора. Большая роль в становлении работы коллектива и в его творческом развитии принадлежит В.Е. Бельскому и С.Б. Федорову. В 2000 году группа получила статус лаборатории Высокоорганизованных сред, которую вплоть до преждевременной кончины в 2008 году возглавляла Л.А. Кудрявцева. С 2008 года по настоящее время лабораторией руководит д.х.н., профессор Л.Я. Захарова.
 

Направления исследований

  • Основное научное направление лаборатории Высокоорганизованных сред – конструирование полифункциональных наносистем путем использования базового принципа супрамолекулярной химии “bottom-up”: нековалентной управляемой самосборки амфифильных соединений, полимеров и ионов металлов. Рациональный подбор строительных блоков позволяет создавать супрамолекулярные системы нового поколения, заданного размера и морфологии, с контролируемыми свойствами, вторичная (надмолекулярная) структура которых обеспечивает высокий уровень интеллектуальности разработок, в первую очередь, возможность корректировки свойств систем под действием внешних импульсов.
  • Решение заявленных задач предполагает проведение системных исследований самоорганизации индивидуальных амфифильных соединений и смешанных систем, в том числе их синтез как инструмент планомерного поступательного варьирования структуры строительных блоков. Такой подход позволяет перейти от скрининга к направленному дизайну функциональных систем на основе установленных закономерностей.
  • Биомиметический характер супрамолекулярных систем позволяет рассматривать в качестве приоритетных задачи биотехнологического профиля: создание наноконтейнеров, микро- и нанокапсул для хранения и доставки терапевтических препаратов, в том числе, нерастворимых лекарственных средств, ДНК, диагностических зондов.
  • Традиционным научным направлением лаборатории является создание супрамолекулярных каталитических систем методом самоорганизации амфифильных соединений для разложения токсичных эфиров кислот фосфора, ингибиторов ацетилхолинэстеразы. Сформированная информационная база позволяет разрабатывать эффективные нанореакторы на основе катионных ПАВ, полимеров, макроциклов и ионов металлов, обеспечивающие каталитический эффект до шести и более порядков, специфичность действия и технологичность процесса за счет комбинированного вклада факторов мицеллярного и гомогенного катализа, а также иммобилизации нанореакторов на полимерной или минеральной матрице.
  • Лаборатория уделяет большое внимание сотрудничеству с коллективами, работающими в ключевых областях региональной науки, связанных с добычей и переработкой нефти. Накопленный опыт и знание закономерностей изменения свойств поверхностно-активных веществ в конденсированном состоянии позволяет проектировать ингибиторы коррозии-бактерициды, защищающие нефтепромысловое оборудование, вязкоэластичные составы для повышения нефтеотдачи скважин и пр.

Важнейшие результаты лаборатории, вошедшие в список достижений ИОФХ им. А.Е. Арбузова - обособленного структурного подразделения ФИЦ КазНЦ РАН

  • 2013 год:
1. Выявлены и рекомендованы для биомедицинских испытаний новые агенты-переносчики ДНК на основе катионных пиримидинсодержащих, дитерпеноидных и гидроксиэтилированных геминальных амфифилов, удовлетворяющие критериям высокой эффективности трансфекции, биосовместимости и низкой токсичности.
2. Сконструированы новые рН-зависимые наноконтейнеры на основе неионных поверхностно-активных веществ и амфифильных пиримидинофанов для контролируемой доставки лекарственных средств. Строение наноконтейнеров и связывание-высвобождение нерастворимых в воде субстратов регулируется кислотно-щелочным балансом среды и обусловлено способностью пиримидинофана обратимо изменять свое конформационное состояние.
  • 2014 год:
Разработана стратегия контроля самоорганизации и функциональной активности каликс[4]резорцинов и кавитандов на их основе, способных выступать в качестве систем доставки лекарственных средств, позволяющая в широком диапазоне регулировать поверхностную активность, солюбилизацию лекарственных препаратов, а также каталитический эффект систем путем варьирования длины алкильных заместителей на нижнем ободе, природы растворителя, противоиона и соотношения каликс[4]резорцин-со-ПАВ. В отличие от классических ПАВ для каликс[4]резорцинов найдена пороговая длина алкильного радикала (R=С5H11), соответствующая смене модели ассоциации.
  • 2015 год:
Предложен способ снижения токсичности и усиления функциональных свойств (солюбилизирующая способность, противомикробная активность) наносистем на основе катионных ПАВ путем их модификации гидротропными агентами. Разработанная стратегия позволяет создавать малотоксичные наноконтейнеры для гидрофобных лекарственных средств и зондов, а также противомикробные композиции, сопоставимые по ряду показателей с коммерческими препаратами.
  • 2016 год:
1. Предложены новые биомиметические катализаторы (пиримидинсодержащие и фосфониевые ПАВ), позволяющие контролировать скорость разложения фосфорорганических ингибиторов ацетилхолинэстеразы (от ускорения до аномального ингибирования), проявляющие высокую эффективность в низких концентрациях и выраженную субстратную специфичность.
2. Впервые показана возможность направленного контроля практически важных свойств катионных ПАВ (доставка лекарств и ДНК, каталитическая активность, антибактериальный и антикоррозионный эффект) путем введения кислородсодержащих фрагментов в головные группы. Высокая активность морфолиниевых и гидроксиэтилированных геминальных ПАВ обусловлена низким порогом агрегации, мультицентровым механизмом взаимодействия, способностью проникать через клеточные мембраны.
  • 2017 год:
1. Впервые разработаны липидные наноконтейнеры для кватернизованных оксимов, способные преодолевать гематоэнцефалический барьер. Благодаря высокой эффективности инкапсулирования лекарственного препарата - пралидоксим хлорида достигнута 15% реактивация ацетилхолинэстеразы головного мозга, что позволяет в два раза увеличить выживаемость лабораторных крыс после отравления летальной дозой широко используемого в мире пестицида - параоксона. Это один из первых успешных результатов в мировой науке, посвященных терапии отравлений фосфорорганическими ингибиторами холинэстераз с применением наноконтейнеров.
2. Впервые для гомологической серии имидазолиевых ПАВ установлен неклассический механизм влияния фактора гидрофобности на функциональную активность, отличающийся от типичного поведения растворов ПАВ (корреляция свойств с длиной алкильного радикала). Наблюдается количественное связывание декамера ДНК всеми гомологами, нивелирование влияния гидрофобности на солюбилизационную емкость мицелл, а также способность только низших гомологов интегрироваться в липидный бислой, увеличивая его проницаемость для лекарственных веществ. Полученные результаты увеличивают биотехнологический потенциал супрамолекулярных систем.

Selected Publications

 

Поддержка работ грантами

 

Связи с другими институтами и международное сотрудничество

фотографии

Международные коллаборации

  1. Karpichev Yevgen, Kapitanov Illia - Department of Chemistry, Chair of Green Chemistry, Tallinn University of Technology, Academia tee 15, 12618 Tallinn, Estonia
  2. Prof. Vitaliy V. Khutoryanskiy -School of Pharmacy, University of Reading, United Kingdom, h-индекс 33.
  3. Prof. Florian Nachon - Institut de Recherche Biomédicale des Armées, 91223 Brétigny-sur-Orge, France, h-индекс 32.
  4. Prof. Kamil Kuca - Univerzita Hradec Kralove, Department of Chemistry, Hradec Kralove, Czech Republic, h-индекс 45.
  5. Prof. Daniel Jun University of Defence, Department of Toxicology and Military Pharmacy, Check Republic, h-индекс 34.
  6. Prof. Eliana B. Souto, Department of Pharmaceutical Technology, Faculty of Pharmacy, University of Coimbra, Coimbra, Portugal, h-индекс 45.
  7. Prof. Patrick Masson, Academician, Retired Pharmacist General of the French Army, Invited Professor in OpenLab Neuropharmacology, Kazan Federal University, Kazan, Russia, h-индекс 44.
  8. Pierre-Yves Renard, Professor of Universite de Rouen Normandie, Mont Saint Aignan, France, Rouen, France, h-индекс 48.
  9. Laszlo Almasy, Institute for Solid State Physics and Optics, Wigner Research Centre for Physics, Hungarian Academy of Sciences, Budapest, Hungary, h-индекс 20.

 

Приборный парк лаборатории