Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской Академии наук

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт высокомолекулярных соединений
Российской Академии наук
г. Санкт-Петербург
Лаборатория природных полимеров
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Профиль лаборатории
Изучение реакционной способности и полимераналогичных
превращений, морфологии и надмолекулярной организации природных
полимеров различного происхождения (целлюлозы хлопка, льна и др.,
хитина из панцирей ракообразных, базидиальных грибов и т.п.), синтез
новых производных полисахаридов.
Исследование процессов растворения и физико-химических
свойств растворов природных полимеров и их производных, привитой
сополимеризации, а также деформационно-прочностных свойств пленок
и волокон, полученных из растворов. Получение композитных
биодеградируемых материалов на основе природных полимеров.
Синтез
биодеградируемых
водорастворимых
линейных,
разветвленных и суперразветвленных гомо- и гетерополимеров и
олигомеров на основе альфа-аминокислот и виниловых мономеров –
носителей биологически активных веществ, способных связывать
биополимеры (белки, пептиды, нуклеиновые кислоты) и обеспечивать
их направленный транспорт в орган-мишень. Получение биологически
активных пептидов и изучение связи структура – активность.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
По научным интересам и проводимым исследованиям,
лаборатории представлены два основных направления:
в
– химия и физико-химия полисахаридов;
– синтез и изучение биологически активных веществ на основе
белков и полипептидов.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Состав лаборатории № 5 ИВС РАН
№
Ф.И.О. работника
Должность
Уч. степень,
звание
1
Бочек А.М.
Зав. лаб.
д.х.н., доцент
2
Власов Г. П.
Гл.н.с.
д.х.н., проф.
3
Забивалова Н.М.
С.н.с., зам. зав. лаб.
к.х.н.
4
Куценко Л.И.
С.н.с.
к.х.н., доцент
5
Скорик Ю.А.
С.н.с.
к.х.н., доцент
6
Гурьянов И.А.
С.н.с.
к.х.н.
7
Петрова В.А.
Н.с.
8
Тарасенко И.И.
Н.с.
9
Ильина И.Е.
М.н.с.
10
Шевчук И.Л.
М.н.с.
11
Шпакова Е.А.
Ст. лаб.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Наиболее важные результаты исследований лаборатории за 2008 – 2012 гг.
Химия и физико-химия полисахаридов
I - Исследование процессов сольватации, растворения целлюлозы,
хитина и их производных, физико-химических свойств растворов
полисахаридов, а также структурной организации и физикомеханических свойств полученных из растворов пленок. Изучение
свойств растворов смесей полисахаридов с другими полимерами в
общем растворителе и получение композитных биодеградируемых
материалов на их основе.
Руководитель направления – зав. лаб., д.х.н. А.М.Бочек.
Целлюлоза
Хитин
Хитозан
При степени дезацетилирования (СД)
хитина > 50%
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Новые композиционные пленочные материалы на основе
смесей водорастворимых эфиров целлюлозы с поли-Nвиниламидами, предназначенные для медицинских целей.
Исполнители: А.М. Бочек, Н.М. Забивалова, Л.И. Куценко, И.Л. Шевчук.
OH
(Совместно с лаб. № 2, 8, 13, 19 и гр. 21).
OCH2CHCH3
OCH2COONa
OCH3
OCH2CHCH3
CH2
CH2
O
O
OH
O
O
КМЦ
Cell-(OH)3-nO(CH2CH2O)nCH2CH2OH
O
OН
МЦ
CH2
OH
OCH2COONa n
n
OCH3
CH2
O
OH
n
ГЭЦ
ГПЦ
CH
n
CH2
CH2
CH
N
H2C
H2C
ПВП
C
CH2
O
n
NH
HC
O
ПВФА
CH3
CH
n
N
CH3C
O
ПМВАА
Повиаргол (ПВАГ) представляет собой полимерную композицию наночастиц
металлического серебра, стабилизированного поливинилпирролидоном.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
С целью создания композиционных пленочных материалов с
регулируемыми физико-механическими свойствами для биомедицинских целей
изучены реологические свойства водных растворов смесей метилцеллюлозы –
(МЦ),
натриевой
соли
карбоксиметилцеллюлозы
(NaКМЦ)
и
гироксиэтилцеллюлозы (ГЭЦ) с поли-N-винилформамидом (ПВФА) и поли-Nметил-N-винилацетамидом
(ПМВАА),
смесей
МЦ
и
NaКМЦ
с
поливинилпирролидоном (ПВП) и с композицией на его основе, содержащей
наночастицы металлического серебра – повиарголом, а также деформационнопрочностные характеристики полученных композиционных пленок. С помощью
термомеханического
метода
и
динамического
механического
анализа
установлены области составов, в которых полимеры совместимы. Получены
пленочные материалы с удовлетворительными прочностными характеристиками
и содержащие до 30мас.% поли-N-виниламидов: модуль упругости Е (2,7 – 7,1
ГПа), предел вынужденной пластичности п (67 - 95 МПа), прочность на разрыв р
(80 - 177 МПа), деформация при разрыве р (9 - 32%). Из изученных составов
смесей полимеров можно получать пленочные и губчатые материалы.
Показано, что путем замены растворителя (воды на апротонный
растворитель) можно изменять область составов, в которых полимеры
совместимы, и физико-механические свойства композитных материалов. Данные
рентгеноструктурного
анализа
показывают,
что
новых
смешанных
кристаллических структур в композиционных пленках не наблюдается. Можно
полагать, что в области составов, в которых эфиры целлюлозы и поли-Nвиниламиды совместимы или частично совместимы, формируются только
смешанные аморфные структурные образования.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Основные публикации по тематике:
Бочек А.М. Перспективы использования полисахаридов разного происхождения и
экологические проблемы, возникающие при их переработке. // Химические волокна. 2008. № 3.
С. 18-22.
Бочек А.М., Nishiyama Sh., Забивалова Н.М., Гаврилова И.И., Нестерова Н.А., Полторацкий Г.М.,
Панарин Е.Ф. Свойства растворов смесей метилцеллюлозы с поли-N-винилформамидом в
воде и диметилсульфоксиде. // Высокомолекулярные соединения. 2010. Сер. А. Т. 52. № 8. С.
1379-1385.
Бочек А.М., Sh.Nishiyama, Забивалова Н.М., Гаврилова И.И., Нестерова Н.А., Панарин Е.Ф.,
Полторацкий Г.М., Юдин В.Е., Гофман И.В., Смирнова В.Е., Абалов И.В., Лаврентьев В.К.,
Власова Е.Н., Волчек Б.З. Свойства композиционных пленок метилцеллюлозы с поли-Nвинилформамидом, полученных из растворов в воде и диметилсульфоксиде. //
Высокомолекулярные соединения. 2011. Сер. А. Т. 53. № 5. С. 716-725.
Бочек А.М., Шевчук И.Л., Гаврилова И.И., Нестерова Н.А., Панарин Е.Ф., Гофман И.В.,
Лаврентьев В.К. Свойства смесей водных растворов карбоксиметилцеллюлозы разной
степени ионизации с поли-N-винилформамидом и полученных композиционных пленок. //
Журнал прикладной химии. 2010. Т. 83. № 9. С. 1524-1529.
Бочек А.М., Шевчук И.Л., Гаврилова И.И., Нестерова Н.А., Панарин Е.Ф., Юдин В.Е., Гофман
И.В., Абалов И.В., Лебедева М.Ф., Калюжная Л.М., Лаврентьев В.К. Свойства водных растворов
смесей гидроксиэтилцеллюлозы с поли-N-винилформамидом и композиционных пленок на их
основе. // Высокомолекулярные соединения. 2012. Сер. А. Т. 54. № 9. С. 1409-1416.
Куценко Л.И., Сантурян Ю.Г., Гофман И.В., Абалов И.В., Калюжная Л.М., Бочек А.М., Панарин
Е.Ф. Исследование свойств растворов и пленок смесей водорастворимых эфиров целлюлозы
с повиарголом. // Журнал прикладной химии. 2010. Т. 83. № 1. С. 105-111.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Новые композиционные пленочные материалы на основе
целлюлозы и ее водорастворимых эфиров с добавками
наночастиц монтмориллонита
С целью создания биоразлагаемых пленочных композитных материалов с
регулируемыми
физико-механическими
характеристиками
и
пониженной
проницаемостью в отношении кислорода воздуха изучены реологические свойства
растворов целлюлозы в метилморфолин-N-оксиде, метилцеллюлозы в воде и
ДМАА, карбоксиметилцеллюлозы в воде и хитозана в уксуснокислых водных
растворах с добавками (до 10 мас.%) наночастиц монтмориллонита (ММТ), а также
деформационно-прочностные свойства и структурная организация пленок.
Установлено, что независимо от природы растворителя, наночастицы
монтмориллонита находятся в полимерной матрице в эксфолиированном и
интеркалированном
состоянии.
Получены
нанокомпозитные
пленки
с
удовлетворительными прочностными характеристиками: модуль упругости Е (3.6 5.2 ГПа), предел вынужденной пластичности п (80 - 101 МПа), прочность на разрыв
р (145 - 151 МПа), деформация при разрыве р (39 - 32%). Из изученных растворов с
помощью спрей-технологии можно создавать защитные покрытия на поверхности
пищевых продуктов.
Исполнители: А.М. Бочек, Н.М. Забивалова, В.А. Петрова.
(Совместно с лаб. № 8, 10, 13, гр. 21 и СПб ГТУРП).
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
H.M.C. de Azeredo. Review: Nanocomposites for food
packaging applications. // Food Research
International 42 (2009) 1240–1253.
Бочек А.М., Забивалова Н.М., Гофман И.В., Юдин В.Е., Лаврентьев В.К., Абалов И.В. Свойства
растворов
целлюлозы
в
метилморфолин-N-оксиде
с
добавками
наночастиц
монтмориллонита и композиционных пленок на их основе. // Журнал прикладной химии. 2011.
Т. 84. № 7. С. 1191-1195.
Бочек А.М., Забивалова Н.М., Юдин В.Е., Гофман И.В., Лаврентьев В.К., Волчек Б.З., Власова
Е.Н., Абалов И.В., Брусиловская Н.Г., Осовская И.И. Свойства водных растворов
карбоксиметилцеллюлозы с добавками наночастиц и композиционных пленок на их основе. //
Высокомолекулярные соединения. 2011. Сер. А. Т. 53. № 12. С. 2085-2093.
Добровольская И.П., Юдин В.Е., Дроздова Н.Ф., Смирнова В.Е., Гофман И.В., Попова Е. Н.,
Бочек А. М., Забивалова Н. М., Плугарь И.В., Панарин Е.Ф. Структура и свойства пленочных
композитов на основе метилцеллюлозы, повиаргола и наночастиц монтмориллонита. //
Высокомолекулярные соединения. 2011. Сер. А. Т. 53. № 2. С. 256-262.
Петрова В.А., Нудьга Л.А., Бочек А.М., Юдин В.Е., Гофман И.В., Елоховский В.Ю.,
Добровольская И.П. Особенности взаимодействия хитозана с монтмориллонитом в водном
кислом растворе и свойства полученных композитных пленок. // Высокомолекулярные
соединения. 2012. Сер. А. Т. 54. № 3. С. 422-429.
Афанасьева Н.В., Петрова В.А., Власова Е.Н., Гладченко С.В., Хайруллин А.Р., Волчек Б.З.,
Бочек А.М. Структурная организация и динамика макромолекул хитозана, модифицированных
наночастицами монтмориллонита. // В печати: Высокомолекулярные соединения. 2013.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
II
Изучение реакционной способности и полимераналогичных
превращений, морфологии и надмолекулярной организации природных
полимеров различного происхождения (целлюлозы хлопка, льна и др.),
синтез новых производных полисахаридов.
Руководитель направления – с.н.с., к.х.н. Н.М. Забивалова
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Новые биоразлагаемые производные целлюлозы, пригодные для
использования в качестве загустителей водных сред и сорбентов
ионов поливалентных металлов
С целью создания эффективных биоразлагаемых загустителей водных
сред и сорбентов ионов поливалентных металлов, на основе отходов
льнопроизводства – коротких волокон и хлопковой целлюлозы впервые
синтезированы производные целлюлозы, содержащие карбоксиметильные и
амидные
группы:
метоксиамидокарбаматкарбоксиметилцеллюлоза,
метоксиамидокарбоксиметилцеллюлоза
и
N-дециламидокарбоксиметилоксицеллюлоза. Показано, что вязкость водных растворов эфиров, полученных
на основе коротких волокон льна, больше вязкости растворов эфиров,
синтезированных
на
хлопковой
целлюлозе.
Варьируя
количество
карбоксильных и амидных групп в макроцепях производных целлюлозы, а также
степень ионизации карбоксильных групп, можно целенаправленно изменять
сорбционную способность сорбентов, по отношению к ионам поливалентных
металлов (меди и свинца). Полученные эфиры могут использоваться в качестве
загустителей водных сред в нефте- и газодобывающей отрасли, а также в
качестве сорбентов ионов поливалентных металлов.
Исполнители: Н.М. Забивалова, А.М. Бочек
(Совместно с лаб. № 8, 13, гр. 21).
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
0
Cell(OH)3 + NaOH + ClCH2CONH2T=60 C Cell(OH)3-X-Y(OCH2COONa)X(OCH2CONH2)Y+NaCl
i-PrOH
Метоксиамидокарбоксиметилцеллюлоза МАКМЦ(Na).
Cell(OH)3-X(OCH2COOH)X + NHCO
T=1400C
Cell(OH)3-X-Z(OCH2COOH)X-Y(OCH2CONH2)Y(OCONH2)Z
Метоксиамидокарбаматкарбоксиметилцеллюлоза (Н-форма) МАККМЦ(Н):
T=1400C
Cell(OH)3-X(OCH2COOH)X + H2N-R
Cell(OH)3-X(OCH2COOH)X-Y(OCH2CONH-R)Y + H2O
R – C10H21; N-дециламидокарбоксиметилцеллюлоза N-ДАКМЦ(Н)
Кинетика сорбции ионов свинца (Pb2+) при рН = 6,3 промышленной NaКМЦ
и синтезированными эфирами целлюлозы МАКМЦ(Na)
Образец
Q ( мг/г) при различном t, мин
ПОЕ,
мг-экв/г
15
30
60
120
1440
NaКМЦ
(СЗNa=0,57)
256,90
264,29
271,10
267,27
267,44
2,58
МАКМЦ(Na)
хлопок (СЗNa=0,49,N=0,69%)
226,80
211,13
228,93
245,44
261,59
2,52
МАКМЦ(Na)
лен (СЗNa=0,39,N=0,60%)
177,20
172,90
147,02
135,62
169,72
1,64
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Основные публикации по тематике:
Забивалова Н.М., Бочек А.М., Кутузова С.Н. Изменение реакционной способности целлюлозы
льняных волокон в процессе созревания льна. // Журнал прикладной химии. 2008. Т. 81. № 6. С.
1023-1026.
Забивалова Н.М., Бочек А.М., Власова Е.Н., Волчек Б.З. Получение смешанных эфиров при
взаимодействии карбоксиметилцеллюлозы с мочевиной и их физико-химические свойства. //
Журнал прикладной химии. 2008. Т. 81. № 9. С 1547-1554.
Забивалова Н.М., Бочек А.М., Кутузова С.Н., Лаврентьев В.К. Влияние химического состава и
структурной организации волокон льна разных сортов на их деформационно – прочностные и
физико – химические свойства. // Вестник СПГУТД. 2009. № 2(17). С. 44-49.
Забивалова Н.М., Бочек А.М., Калюжная Л.М., Сапрыкина Н.Н. Изменение химического состава,
структурной организации и реакционной способности целлюлозы льняных волокон в процессе
созревания льна. // Известия ВУЗов. Технология Легкой промышленности. 2009. № 3. С. 24-28.
Патент RU 2420539 C1. Забивалова Н.М., Бочек А.М. Заявка 2009136247 от 01.10.2009. Способ
получения амида карбоксиметилцеллюлозы. Опублик. 10.06.2009. (Бюл. № 16).
Патент RU 93799. (RU 93 799 U1. C08L 1/26; C08B 17/00). Забивалова Н.М., Бочек А.М. (2). Заявка
2010102874 от 28.01.2010. Установка для получения амида карбоксиметилцеллюлозы. Опубл.
10.05.2010. Бюл. № 13.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
III - Изучение хитина, хитозана и хитин-глюкановых комплексов (ХГК)
различного происхождения. Синтез О- и N-замещенных производных
хитина и хитозана, а также конъюгатов хитозана и исследование
химических и физико-химических свойств полученных производных
Руководитель направления - с.н.с., к.х.н., доц. Скорик Ю.А.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Разработка новых методов химической модификации хитина,
хитозана и хитин-глюканового комплекса
Разработан
новый
подход
к
проведению
полимераналогичных
превращений хитозана – химическое модифицирование в геле. На примере
карбоксиалкилирования хитозана различными реагентами (, ,  и галокарбоновые
кислоты,
акриловая
кислота
и
ее
производные)
продемонстрированы
основные
закономерности
использования
гелевой
технологии для получения амфотерных производных хитозана. Предложенный
метод значительно экономит как количество растворителя, так и реагентов,
увеличивает выход продукта по отношению к загружаемому объему и не требует
перемешивания в процессе синтеза. Новый «гелевый» метод проведения
полимераналогичных превращений хитозана может быть использован для
получения широкого круга модифицированных хитозанов.
Исполнители: Ю.А. Скорик
(Совместно Институтом органического синтеза УрО РАН).
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
CH2OH
XCH 2CH2COOH,
NaOH
CH2OH
O
HO
O X
NHCOCH3 HO
1.CH2=CHCOOR
2.NaOH
CH2=CHCOOH
O
O Y
NH2
1.(EtO)2CHCH2COONa
2.NaBH4
O
O
CH2CH2COOH
HOOCCH2CH2
HOH2C
O
NH2
HO
O
HO
NHCOCH3 DA
HOH2C
O
HOH2C
N
O
O
O
HO
N
HO
NH
O
M
O
D
HOH2C
CH2CH2COOH
Публикации по тематике:
Pestov A.V., Skorik Y.A., Kogan G., Yatluk Y.G. Alkylation of chitosan by β-halopropionic acids in the
presence of various acceptors. // Journal of Applied Polymer Science. 2008. V. 108. № 1. P. 119-127.
Skorik Y.A., Pestov A.V., Yatluk Y.G. Evaluation of various chitin-glucan derivatives from Aspergillus
niger as transition metal adsorbents. // Bioresource Technology. 2010. V. 101. № 6. P. 1769-1775.
Skorik Y.A., Pestov A.V., Kodess M.I., Yatluk Y.G. Carboxyalkylation of chitosan in the gel state. //
Carbohydrate Polymers. 2012. V. 90. № 2. 1176-1181.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Пленочные пористые матричные материалы на основе
хитозана с коллагеном для формирования многослойных пластов
кератиноцитов, предназначенных для трансплантации на рану
Получены пленочные и губчатые материалы на основе хитина и хитозана
с добавками коллагена, обладающие удовлетворительными прочностными
характеристиками, что позволяет их использовать в качестве матриц при
культивировании клеток c целью получения трансплантатов для заживления ран.
Проведенные испытания всех материалов in vitro и in vivo продемонстрировали
отсутствие токсического эффекта на культивируемые клетки и на живую ткань
организма. Культивирование фибробластов кожи человека in vitro на всех
образцах в течение 35 суток не выявило биодеградации ни одного из образцов.
Все варианты предоставленных пленочных материалов обнаружили полную
резорбцию в условиях in vivo при заживлении ран уже на ранних сроках (через 10
суток после трансплантации клеток, культивируемых на них). Значительных
отличий по состоянию регенерирующей ткани в биоптатах и процессу заживления
между
разными
вариантами
пленочных
материалов
не
обнаружено.
Использование пленочных матриц представляется перспективным для ран, в
которых восстановление нарушенной ткани происходит в короткие сроки.
Использование матриц в виде губок может быть оптимальным для приготовления
клеточных продуктов в трехмерных конструкциях и для восстановления ткани,
протекающее в более длительные сроки.
Исполнители: Л.А. Нудьга, В.А. Петрова, А.М. Бочек, Е.Ф. Панарин.
(Совместно с ФГБУН Институтом цитологии РАН).
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
а
б
Электронные микрофотографии исходной (контрольный образец)
губчатой матрицы хитозан + 10% коллагена (а) и через 10 суток
культивирования на ней фибробластов кожи человека (б).
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Основные публикации по тематике:
Панарин Е.Ф., Нудьга Л.А., Петрова В.А., Бочек А.М., Гофман И.В., Лебедева М.Ф., Блинова
М.И., Спичкина О.Г., Юдинцева Н.М., Пинаев Г.П. Матрицы для культивирования клеток кожи
человека на основе природных полисахаридов – хитина и хитозана. // Клеточная
трансплантология и тканевая инженерия 2009. Т. 4. № 3. С. 42-46.
Панарин Е.Ф., Нудьга Л.А., Петрова В.А., Бочек А.М., Гофман И.В., Баклагина Ю.Г., Сапрыкина
Н.Н., Блинова М.И., Юдинцева Н.М., Спичкина О.Г., Кухарева Л.В., Самусенко И.А., Пинаев Г.П.
2010. Композиционные матрицы на основе хитина и хитозана для культивирования клеток
кожи человека. // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2010. Т. 5. № 1. С. 65-73.
Патент RU 2431504 С2. A61L 27/38. Заявка 2009140072 от 29.10.2009. Нудьга Л.А., Петрова В.А.,
Бочек А.М., Панарин Е.Ф., Пинаев Г.П., Блинова М.И., Юдинцева Н.М., Спичкина О.Г., Кухарева
Л.В. Способ получения композиционных рассасывающихся матриц на основе хитозана и
коллагена для выращивания клеток кожи человека. Опубл. 20.10.2011., Бюл. № 29.
Бочек А.М., Панарин Е.Ф., Нудьга Л.А. Рассасывающиеся матричные материалы на основе
природных полисахаридов, предназначенные для медицинских целей. // Экология и
промышленность России. 2010. № 5 (спец. выпуск). С. 57-61.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Конъюгаты хитозана с декстраном, предназначенные для
медицинских целей
С целью расширения функциональных свойств природных полимеров –
носителей биологически активных веществ (БАВ), а также полимеров,
проявляющих собственную биологическую активность, разработаны методы
синтеза конъюгатов хитозана с декстраном. Показано, что в зависимости от
условий синтеза можно получать разветвленные и частично сшитые полимерные
системы хитозан – декстран, различающиеся по вязкости их водных растворов и
степени набухания полученных пленок в воде: при переходе от хитозановой
пленки к конъюгату хитозана с декстраном степень набухания возрастает от 1,8 до
584,0 г/г. Полученные конъюгаты являются перспективными для приготовления
гелевых раневых покрытий.
Исполнители: В.А. Петрова, А.М. Бочек
(Совместно с лаб. 8 и гр. 21).
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Схема возможных реакций хитозана с окисленным декстраном
OH
NaCNBH3
OH
O
Б Сшитая система
*
O
O
HO
NH2
O
HO
OH
n
NH
n
O
Хитозан
*CHO
O
OH
O
m
HO
OH
Окисленный декстран
CHO
O
O
m
O
CHO
HO
OH
OH
А Коньюгат
HO
O
O
O
HO
m
NH
n
OH
O
O
m
HN
O
OH
HO
OH
*
O
HO
n
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Синтез и изучение биологически активных веществ на основе
белков и полипептидов
•
синтез звездообразных карбоцепных полимерных конъюгатов белков,
в которых модифицирующий полимер одноточечно связан одним
своим концом с аминогруппой белка;
•
синтез гомо- и гетеро- лизиновых дендримеров и их производных, в
том числе, звездообразных полимерных конъюгатов, в которых
модифицирующий полимер одноточечно связан одним своим концом с
аминогруппой белка;
•
синтез гиперразветвленных поли-(лизинов) и их производных как
соединений, моделирующих лизиновые дендримеры и белки.
Руководитель направления – гл.н.с., д.х.н., проф. Г.П. Власов.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Биодеградируемые и биосовместимые полимерные носители
биологически активных веществ (БАВ) и их конъюгаты с БАВ
Разработан
способ
модификации
N-концевых
аминогрупп
лизина
гиперразветвленных полилизинов, особенностью которого является совмещение
процесса модификации с процессом синтеза полимеров как результат
использования обрывателей полимеризации N-карбоксиангидридов лизина на
основе
аминокислот.
Показано,
что
гиперразветвленные
полилизины,
модифицированные по N-концевым аминогруппам аминокислотами – гистидином
или аргинином, обеспечивают высокий уровень связывания, доставки и
трансфекционной активности как ДНК, так и РНК.
Исполнители: Г.П. Власов, И.И. Тарасенко, И.Е. Ильина, Е.А. Шпакова
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
(CH2)4NH2
CH
N
H
CO
n
(полиаминокислоты)
(звездообразные
карбоцепные полимерные
коньюгаты белков)
(лизиновые дендримеры
и их производные)
(гиперразветвлденные
полилизины)
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Схема синтеза N-гистидилированных производных гиперразветвленного
полилизина (два варианта синтеза)
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Основные публикации по тематике:
Власов Г.П. Пептидные гормоны: успехи,
химический журнал. 2005. Т. XLIX. № 1. С. 11-33.
проблемы,
перспективы.
//
Российский
Власов Г.П. Звездообразные, разветвленные и гиперразветвленные биодеградируемые
полимерные системы как носители ДНК. // Биоорганич. Химия. 2006. Т. 32. № 3. С. 227-243.
Власов Г.П., Тарасенко И.И., Панкова Г.А., Ильина И.Е. Исследование синтеза
полиглутаминовых коньюгатов лизиновых дендримеров в растворе и в полимерном геле. //
Высокомолек. соед. 2009. Т. 51. № 12. С. 2190-2198.
Власов Г.П. Эволюция представлений о
биодеградирующих и биосовместимых
полимерных носителях биологически активных веществ. // В книге «Нанотехнологии в
медицине и биологии» (Под ред. Е. В.Шляхто). СПб.: Изд-во «Любавич», 2009. С. 137 -166.
Vlasov G. Synthesis and utilization of hyperbranched poly(amino acids) as
carriers of
biologically active substances: problems and solution. // In book “SILICON VERSUS CARBON.
FUNDAMENTAL NANO PROCESSES, NANOBIOTECHNOLOGY AND RISKS ASSESMENT”, NATO
Science for Peace and Security B: Physics and Biophysics. Springer Science-Business Media B.V.
(Eds. Y. Magarshak, S. Kozyrev, A. Vaseashta) 2009, P. 319 – 339.
Vlasov G. Biodegradable and biocompatible carbon chain polymer-protein conjugates: problems
of synthesis, risks of application and how to overcome them. // In book “SILICON VERSUS
CARBON. FUNDAMENTAL NANO PROCESSES, NANOBIOTECHNOLOGY, AND RISKS
ASSESMENT”, NATO Science for Peace and Security B: Physics and Biophysics. Springer
Science-Business Media B.V. (Eds. Y. Magarshak, S. Kozyrev, A. Vaseashta) 2009, P. 341 – 352.
Власов Г. П. Биодеградируемые полимеры на основе полипептидов и белков. // Экология и
промышленность РФ. май 2010 г. (спец. выпуск). С. 67 – 71.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Монография: Геннадий Власов “Биодеградируемые полимерные конъюгаты биологически
активных веществ: Оптимизация структуры и свойств”. // Palmarium Academic Publishing (201205-13). ISBN 13: 978-3-8473-9396-2 (Заказ книги: www.morebooks.de / www.ljubljuknigi.ru), 165
стр.
Особенностью представляемой монографии является то, что биодеградируемые фрагменты
полимерных коньюгатов БАВ, обсуждаемые в монографии, построены из α-аминокислот, при
этом они могут обладать собственной биологической активностью (гормональной,
ферментативной и т. д.). Рассмотрены различные варианты архитектуры биодеградируемых
фрагментов полимерных носителей БАВ – от линейных поли-(α-аминокислот) до блоксополимеров типа А-В или А-В-А и звездообразных полимерных коньюгатов белков и
лизиновых дендримеров и их аналогов – гиперразветвленных поли-(лизинов). Особое
внимание в монографии уделяется структуре спейсеров, связывающих БАВ с полимерным
носителем. Показано, что спейсеры определяют как активность коньюгата, так и его судьбу
после завершения им биологической функции. Правильный выбор структуры спейсера
обеспечивает высокую активность полимерного конъюгата, беспроблемное разрушение его
биодеградируемой части и гарантирует выведение из организма недеградирумых фрагментов
коньюгата. Монография рекомендуется специалистам, работающим в области синтеза,
изучения и использования в медицине, биотехнологии и нанотехнологии биодеградируемых
полимерных конъюгатов БАВ.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Молодые сотрудники лаборатории (до 35 лет)
Шпакова Елена Александровна
Аспиранты, участвовавшие в исследованиях
за период 2008 – 2012 гг.
Аспирант Шпакова Е.А. (ИВС РАН);
Аспирант Голышев А.А. (СПб ХМА);
Аспирант Березин А.С. (СПб ХФА);
Аспирант Муравев А.А. (СПб ГУТД);
Аспирант Серов И.В. (СПб ГУТД);
Студенты
Горбунова С.Н. СПб ТУ (ЛТИ);
Шпакова Е.А. (СПб ТУ);
Студенты и магистранты СПб ГТУРП
Nishiyama Sh., Калыгина Е.Б., Манаенкова Е.В., Гуменюк О.Л.
Брусиловская Н.Г., Комарова И.А., Потиевский С.А., Ульянова Т.И.,
Коваль Г.С., Серов И.В.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Подготовка кадров – защита диссертаций, дипломных работ и
магистерских диссертаций под научным руководством сотрудников
лаборатории за период 2008 – 2012 гг.
2009 г. Забивалова Н.М. Защита диссертации к.х.н. «Эфиры целлюлозы на
основе льняных волокон, содержащие карбоксиметильные и амидные группы, и
их физико – химические свойства». ИВС РАН. Научный руководитель: д.х.н. Бочек
А.М.
2008 г. Nishiyama Shino. СПб ГТУРП. «Композиционные материалы на
основе метилцеллюлозы с поливинилформамидом и их свойства». Магистерская
диссертация.
Научные
руководители:
д.х.н.
А.М.Бочек,
д.хн.,
проф.
Г.М.Полторацкий.
2008 г. Манаенкова Е.В. СПб ГТУРП. «Исследование вязкостных свойств
растворов и физико – механических свойств пленок из смесей ацетилцеллюлозы
с
поливнилпироллидоном».
Дипломная
работа
специалиста.
Научный
руководитель: к.х.н. Л.И.Куценко.
2008 г. Гуменюк О.Л. СПб ГТУРП. «Исследование вязкостных свойств
растворов и физико – механических свойств пленок из смесей ацетобутирата
целлюлозы с поливнилпироллидоном». Дипломная работа специалиста. Научный
руководитель: к.х.н. Л.И.Куценко.
2009 г. Брусиловская Н.Г. СПб ГТУРП. «Исследование воздействия
ультразвука на степень полимеризации карбоксиметилцеллюлозы». Дипломная
работа бакалавра. Научный руководитель: д.х.н. А.М.Бочек.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
2009 г. Комарова И.А. СПб ГТУРП. «Свойства водных растворов
метилцеллюлозы с добавками наночастиц бентонита и полученных из них
пленочных материалов». Дипломная работа специалиста. Научные руководители:
д.х.н. А.М.Бочек, к.х.н. Н.М.Забивалова
2009 г. Чернодед С.О. СПб ГТУРП. «Исследование вязкостных свойств
растворов и физико – механических свойств пленок из смесей триацетата
целлюлозы с поливинилпирролидоном и повиарголом». Дипломная работа
специалиста. Научный руководитель: к.х.н. Л.И.Куценко.
2009 г. Никифорова А.Б. СПб ГТУРП. «Исследование свойств растворов и
полученных пленок из смесей триацетата целлюлозы с цианэтилцеллюлозой».
Дипломная работа специалиста. Научный руководитель: к.х.н. Л.И.Куценко.
2009 г. Будилина Д.Л. СПб ГТУРП. «Получение диальдегиддекстрана и его
характеристика». Дипломная работа бакалавра. Научный руководитель: д.х.н.
Л.А.Нудьга.
2009 г. Горбунова С.Н. СПб ТУ (ЛТИ). «Исследование свойств
разветвленных синтетических полипептидов на основе лизина как потенциальных
носителей БАВ». Дипломная работа специалиста. Научные руководители: д.х.н.,
проф. Г.П.Власов, Г.А.Панкова.
2010 г. Потиевский С.А. СПб ГТУРП. «Свойства водных растворов смесей
метилцеллюлозы с полиэтиленоксидом и полученных из них пленочных
материалов». Дипломная работа специалиста. Научные руководители: д.х.н.
А.М.Бочек, к.х.н. Забивалова Н.М.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
2010 г. Ульянова Т.И. СПб ГТУРП. «Свойства водных растворов смесей
метилцеллюлозы
с
поли-N-метилвинилацетамидом».
Дипломная
работа
бакалавра. Научный руководитель: д.х.н. А.М.Бочек.
2010 г. Александров С.А. СПб ГТУРП. «Исследование свойств растворов и
пленок смесей этилцеллюлозы с поливинилпироллидоном и повиарголом».
Дипломная работа специалиста. Научный руководитель: к.х.н. Л.И.Куценко.
2010 г. Шпакова Е.А. СПб ТУ. «Синтез и изучение вторичной структуры
полипептидов, соответствующих цитоплазмическим участкам рецепторов,
сопряженных с G – белком». Дипломная работа специалиста. Научный
руководитель: д.х.н., проф. Г.П.Власов.
2011 г. Коваль Г.С. СПб ГТУРП. «Композиционные материалы на основе
метилцеллюлозы и хитозана». Дипломная работа бакалавра. Научные
руководители: д.х.н. А.М.Бочек, к.х.н. Н.М.Забивалова.
2011 г. Серов И.В. СПб ГТУРП. «Свойства растворов диацетата
целлюлозы
с
добавками
монмориллонита
и
полученных
из
них
нанокомпозиционных пленок». Дипломная работа специалиста. Научные
руководители: д.х.н. А.М.Бочек, к.х.н. Н.М.Забивалова.
2011 г. Брусиловская Н.Г. СПб ГТУРП «Свойства растворов
метилцеллюлозы с добавками монмориллонита и полученных из них
нанокомпозиционных
пленок».
Магистерская
диссертация.
Научные
руководители: д.х.н. А.М.Бочек, к.х.н. Н.М.Забивалова.
2011 г. Будилина Д.Л. СПб ГТУРП. «Синтез и изучение свойств
разветвленных полисахаридов на основе хитозана и декстрана». Магистерская
диссертация. Научный руководитель: д.х.н. Л.А.Нудьга.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
2012 г. Ульянова Т.И. СПб ГТУРП. «Свойства растворов смесей метилцеллюлозы с
поли-N-метилвинилацетамидом в водных и неводных средах, и полученных из
них пленок». Магистерская диссертация. Научные руководители: д.х.н. А.М.Бочек,
к.х.н. Н.М.Забивалова.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Вычислительная техника и оборудование лаб. № 5
Спектрофотометры СФ-46 ЛОМО (Россия) (1 ед) и СФ-26 (Россия) (1 ед);
Рефрактометр ИРФ-22 (3 ед);
Ультрацентрифуги (3 ед);
Вискозиметр ротационный «Реотест-2.1» (ГДР), (2 ед);
Колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-2, (2 ед.);
Оптический универсальный микроскоп МБИ-6 (1 ед.);
Иономер лабораторный (1 ед.);
рН-метр (2 ед.);
Компьютер «Pentium» (5 ед.);
3 вакуумных ротационных испарителя;
Два ультразвуковых диспергатора;
Анализатор аминокислот ААА Т 339 М «Microtechna», (Прага,Чехословакия);
Прибор для горизонтального электрофореза FBE-3000;
Установка для гель-хроматографии LKB (Прага ,Чехословакия);
Комплект хроматографического оборудования LKB 3400В;
Полуавтоматический пептидный синтезатор NPS 4000 «Neosystem Laboratories»
(Франция);
Гель-хроматографическая система с УФ-детектированием 2138 Uvicord S (Прага,
Чехословакия);
Обращенно-фазовый высокоэффективный жидкостной хроматограф «Waters
510E» (США);
Прибор для определения температуры плавления РНМК 05 (Германия);
Многофункциональное устройство Samsung SCX-4200 (2 ед.).
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Преподавательская деятельность:
Власов Г.П. СПб ТУ, физико-механический факультет,
кафедры биофизики. «Биоорганическая химия».
профессор
Бочек А.М. СПб ГТУРП, химико-технологический факультет, профессор
кафедры физической и коллоидной химии. «Основы термодинамики и
строение растворов полимеров.
Бочек А.М. СПб ГТУРП, химико-технологический факультет, профессор
кафедры физической и коллоидной химии. «Растворители природных
полимеров».
Бочек А.М. СПб ГТУРП, химико-технологический факультет, профессор
кафедры физической и коллоидной химии. «Химические волокна».
Скорик Ю.А. СПб ХФА, факультет промышленной технологии лекарств,
доцент кафедры аналитической химии. «Аналитическая химия».
Скорик Ю.А. СПб ХФА, факультет промышленной технологии лекарств,
доцент кафедры аналитической химии. «Физико-химические методы
анализа».
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Публикации и патенты сотрудников лаборатории № 5
(2008 – 2012)
Монография: 1
Геннадий Власов “Биодеградируемые полимерные коньюгаты
биологически активных веществ: Оптимизация структуры и свойств”. //
Palmarium Academic Publishing (2012-05-13). ISBN 13: 978-3-8473-9396-2
(Заказ книги: www.morebooks.de / www.ljubljuknigi.ru), 165 стр.
Статьи
В Российских журналах - 39
В иностранных журналах - 6
В тематических сборниках - 18
Патенты - 3
Учебно – методические пособия – 5
Участие в российских и международных конференциях - 73
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Гранты
Грант
РФФИ
№
07-03-00290
«Звездообразные
гиперразветвленные
полиаминокислоты: синтез, структура и свойства (2007- 2009г.г.)
Руководитель:
д.х.н., проф. Г.П.Власов;
Грант РФФИ № 10-04-01156-а (2010 – 2012). «Исследование молекулярных
механизмов изменения пластичности нейронной сети коры мозга, обеспечивающих
развитие и реализацию когнитивных функций в онтогенезе млекопитающих».
Руководитель: д.х.н., проф. Г.П.Власов;
Грант РФФИ № 12-03-31716 (молодой ученый) (2012-2014). «Синтез и структурный
анализ модифицированных гидрофобными радикалами пептидов, производных
рецепторов тиреотропного и лютеинизирующего гормонов, и их применение для
регуляции физиологических функций». Руководитель: Шпакова Е.А.
Грант УМНИК. (2011-2012). «Разработка лекарственных препаратов, аналогов
гормонов, для регуляции ЦНС, репродуктивной системы и функций щитовидной
железы». Исполнитель: Шпакова Е.А.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Контракт № 274/2011 между Государственным образовательным учреждением
высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный
технологический университет растительных полимеров» (СПб ГТУРП) и
Учреждением Российской академии наук Институтом высокомолекулярных
соединений РАН (ИВС РАН) «Проведение исследовательских испытаний по
изучению водных растворов арабиногалактана и его аналогов». Работа
выполнялась по теме комплексного проекта «Разработка инновационной
технологии комплексной переработки древесины лиственницы (с выводом на
мировые рынки нового вида товарной целлюлозы)» в рамках Договора №
13.G25.31.0014 от 07 сентября 2010 г., заключенного между Министерством
образования и науки Российской Федерации и ОАО «Группа Илим», выполняемого
с участием СПб ГТУРП.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Признание заслуг коллектива
Премия правительства Санкт-Петербурга (аспирантская стипендия,
Шпакова Е.А.) по кандидатскому проекту "Синтез пептидов,
производных
третьей
цитоплазматической
петли
рецептора
серпантинного типа, и изучение их биологической активности по
влиянию на аденилатциклазную систему". Присуждена 1 октября 2012
года.
Победитель программы УМНИК, 2011-2012 (аспирант Шпакова Е.А.).
Абсолютный победитель конкурса научно-исследовательских работ в
области фармацевтики и биотехнологий IPhEB Scince, 2012. (аспирант
Шпакова Е.А.).
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Участие в деятельности научных советов и обществ
Власов Г.П.
1. - член диссертационного докторского совета Д 002.229.01 при ФБГУН
ИВС РАН;
2. - член диссертационного докторского совета Д 212.232. 28 при ФБГУН
СПБГУ (Химфак);
Бочек А.М.
- член Ученого Совета ФБГУН ИВС РАН
- член диссертационного докторского совета Д 212.231.02 при ФГБО
УВПО «Санкт- Петербургский государственный технологический
университет растительных полимеров»;
- член диссертационного докторского совета Д 212.236.03 при ФГБО
УВПО «Санкт- Петербургский государственный университет технологии
и дизайна»;
– член Российского Хитинового Общества.
Петрова В.А. – член Российского Хитинового Общества.
ИВС РАН
Лаборатория природных полимеров
Международная деятельность
Скорик Ю.А.
- ассоциированный редактор журнала Eurasian Chemico-Technological
Journal;
- член редколлегии журнала Research & Reviews in Polymer;
- член редколлегии журнала Advances in Analytical Chemistry.
ИВС РАН
IMC RAS
Благодарю за
внимание