циклом исследований по изучению биологической активности

Цикл исследований по изучению биологической активности фуллерена С60 и
наномедицине
(2006-2010 годы)
Авторы: Л.Б.Пиотровский, М.А.Думпис, Н.С.Сапронов (отдел нейрофармакологии
им. С.В.Аничкова)
Аннотация:
Представляемый цикл работ по биологической активности фуллерена С60 и наномедицине,
выполненный в НИИ экспериментальной медицины СЗО РАМН в период с 2006 по 2010 гг.,
включает в себя две монографии, две главы в монографиях (в том числе две в издательствах
Elsevier и Springer) и обзор, две обзорные статьи, 12 научных статей и 1 патент.
Работы по изучению биологической активности фуллерена С 60, наиболее яркого
представителя уникального класса наноструктур углерода, были начаты еще в 1994 году в рамках
Федеральной программы «Фуллерены и атомные кластеры». За последние годы были разработать
различные формы введения нерастворимых в воде фуллеренов в биологические системы
(водорастворимые комплексы включения, твердые покрытия и т.п.). Была изучена
противовирусная активность этого комплекса фуллерена С60 и впервые было показано, что наряду
с известными ранее антиоксидантным и фотодинамическим действиями, фуллерен может
действовать на живые структуры по мембранотропному механизму. При этом было установлено,
что именно низкая степень агрегированности молекул фуллерена С60 в комплексе С60/ПВП
позволяет ему переходит в липидные мембраны, что было впоследствии подтверждено другими
авторами на примере других водорастворимых комплексов, содержащих молекулы фуллерена в
низкоагрегированном состоянии.
Отдельный цикл работ посвящен изучению зависимости биологических эффектов фуллерена
от методов введения его в биологические системы, зависимости этих эффектов от агрегатного
состояния и степени ассоциации молекул фуллерена С60. Показано ранезаживляющее действие
различных форм фуллерена (как в виде водорастворимого комплекса С60/ПВП, так и в виде
растворов в липофильных средах или же в кристаллическом состоянии). Эффекты самого
фуллерена С60 изучались как в модельных химических системах, так и в опытах in vitrо и in vivo. С
целью предсказания возможности растворения самого фуллерена и его производных методом
молекулярной динамики изучено поведение молекул фуллерена в различных растворителях.
Ведутся работы по изучению взаимодействия молекул фуллерена в низкоагрегированном
состоянии с различными белками, результаты которых, во-первых, помогут более четко понять
судьбу фуллерена С60 в организме и его распределение, а, во-вторых, могут иметь собственное
аналитическую ценность при исследовании свойств различных белков.
Две работы представленного цикла посвящены рассмотрению понятия самого
наномедицины, ее места среди других нанотехнологий и сути наномедицинских подходов.
Показано, что главное отличие наномедицины от обычной медицины заключается в том, что
первая использует не изолированные молекулы, а сложные супрамолекулярные комплексы.
Одной из серьезнейших проблем, стоящих перед наномедициной, является изучение
токсичности наноночастиц. В частности, в случае фуллерена токсичность должна зависеть от
агрегатного состояния. Поэтому наиболее интересным и важным в практических целях является
изучение токсичности таких водорастворимых форм фуллерена, в которых его молекулы
находятся в неагрегированном состоянии. В настоящее время в отделе нейрофармакологии
закончена работа по исследованию острой и хронической токсичности фуллерена в виде
комплекса С60/ПВП. Полученные данные не только показали полное отсутствие острой и
хронической токсичности фуллерена, но и то, что наличие фуллерена в этой композиции снимает
некоторые нежелательные эффекты самого поливинилпирролидона, проявляющиеся при введении
его в высоких дозах.
В монографии «Фуллерены в биологии» (2006 г.) обобщены собственные и литературные
данные (до лета 2006 г.) по биологической активности фуллеренов.
2
Список работ, входящих в цикл исследований по биологической активности
фуллеренов и наномедицине
Авторы Л.Б.Пиотровский, М.А.Думпис, Сапронов Н.С.
(всего 21 работа)
Монографии:
1. Пиотровский Л.Б., Киселев О.И. Фуллерены в биологии СПб.: Росток. 2006. 336 с.
2. Думпис М.А., Пиотровский Л.Б. и др. Нанотехнологии в биологии и медицине (Е.В. Шляхто
ред.) (коллективная монография), Комплексы фуллерена C60 с белками плазмы крови человека.
С.Петербург, 2008
Главы в монографиях и обзоры:
1. Piotrovsky L.B. Biological activity of pristine fullerene C60 in Carbon Nanotechnology, Ed. L.Dai,
Elsevier, 2006, P.235-253.
2. Пиотровский Л.Б. Фуллерены в дизайне лекарственных веществ. Российские нанотехнологии,
2007, т.2, № 7-8, с. 6-18.
3. Piotrovsky L.B., Eropkin M.Yu., Eropkina E.M., Dumpis M.A., Kiselev O.I. Biological effects in
cell cultures of fullerene C60: dependence on aggregation state. In Medicinal Chemistry and
Pharmacological Potential of Fullerenes and Carbon Nanotubes, F. Cataldo, T. Da Ros (eds.),
Springer, 2008, p.139-155.
4. Пиотровский Л.Б. Наномедицина как часть нанотехнологий. Вестник РАМН, 2010, №3, с.4146.
Статьи в журналах:
1. Sirotkin A.C., Zarubaev V.V., Poznyikova L.N., Dumpis M.A., Muravieva T.D., Krisko T.C.,
Belousova I.M., Kiselev O.I., Piotrovsky L.B., Pristine fullerene C60: different water soluble forms –
different mechanisms of biological action Fullerenes, Nanotubes, and Carbon Nanostructures. 2006.
V. 43. P. 327-333.
2. Зайцева О.Б., Тюнин М.А., Попов В.А., Чирский В.С., Сиротинкин Н.В., Успенская М.В.,
Пиотровский Л.Б. Морфологические изменения в тканях внутренних органов при
внутрибрюшинном введении комплекса С60 с поливинилпирролидоном. Биосовместимые
наноструктурные материалы и покрытия медицинского назначения. Белгород. 2006. С. 376380.
3. Попов В.А., Тюнин М.А., Зайцева О.Б., Сиротинкин Н.В., Успенская М.В., Пиотровский Л.Б.
Активность мембранных ферментов в пищеварительных и непищеварительных органах при
внутрибрюшинном введении комплекса С60 с поливинилпирролидоном. Биосовместимые
наноструктурные материалы и покрытия медицинского назначения. Белгород. 2006. С. 381-385
4. Zarubaev V.V., Belousova I.M., Kiselev O.I., Piotrovsky L.B., Anfimov P.M.,
Krisko T.C., Muraviova T.D., Rylkov V.V., Starodubzev A.M., Sirotkin A.C. Photodynamic
inactivation of influenza virus with fullerene C60 suspension in allantoic fluid Photodiag.
Photodyman. Ther. 2007. V. 4. P. 31-35
5. Пиотровский Л.Б., Еропкин М.Ю., Еропкина Е.М., Думпис М.А., Киселев О.И. Механизмы
биологического действия фуллеренов – зависимость от агрегатного состояния.
Психофармакология и биологическая наркология, 2007, т.7, в.2, с. 1548-1554.
6. Пиотровский Л.Б., Сапронов Н.С., Попов В.А., Киселев О.И. Фуллерен-содержащие
материалы для медицины. Нанотехнологии и наноматериалы в медицине. Сборник материалов
XIX (82) сессии Общего собрания Российской академии медицинских наук, М. 2007. с.229-235.
7. Popov V.A., Tyunin M.A., Zaitseva O.B., Karaev R.H., Sirotinkin N.V., Dumpis M.A., Piotrovsky
L.B. C60/PVP complex – no toxicity after introperitoneal injection to rats Fullerenes, Nanotubes, and
Carbon Nanostructures. 2008, v.16, N5, p.693-697
8. Vanin A.A., Piotrovskaya E.M. Piotrovsky L.B. Investigation of fullerene solutions by the molecular
dynamics method Fullerenes, Nanotubes, and Carbon Nanostructures. 2008, v.16, N5, p.555-562
3
9. Voznyakovskii A.P., Kudoyarov M.F. Piotrovskii L.B. Self-organization of Fullerene Molecules in
Thin Polymeric Films Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures, 2008, v.16, N5, p.654-658.
10. Белоусова И.М., Данилов О.Б., Муравьева Т.Д., Кисляков И.М., Рыльков В.В., Крисько Т.К.,
Киселев О.И., Зарубаев В.В., Пиотровский Л.Б. Твердофазные фотосенсибилизаторы на
основе фуллерена С60 для фотодинамической инактивации вирусов в биологических жидкостях
Оптический журнал, 2009, т.76, №4, с.97-107.
11. Щербак И.Г., Богомаз Т.А., Пиотровский Л.Б., Думпис М.А., Николаев Д.Н., Галебская Л.В.
Наноматериалы в медицине: влияние фуллеренола на комплемент человека. Астраханский мед.
журнал, 2010, т.5(1), с.7-8.
12. Пиотровский Л.Б., Кац Е.А. «Нанотехнология», «нанонаука» и «нанобъекты»: к вопросу об
определениях. (Что значит нано?). Экология и жизнь, 2010, №8-9.
13. Пиотровский Л.Б., Думпис М.А., Литасова Е.В., Сафонова А.Ф., Селина Е.Н., Бульон В.В.,
Родионова О.М., Сапронов Н.С. Токсикология углеродных наноструктур. Мед. акад. Журн.
2010, т.10, с.125-134.
Патенты:
1. Мак А.А., Киселев О.И., Данилов О.Б., Пиотровский Л.Б., Белоусова И.М., Белоусов В.П.,
Зарубаев В.В., Муравьева Т.Д., Пономарев А.Н. Способ фотодинамического воздействия на
вирусы или клетки Патент РФ №2291700 20.01.2007.