WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 15 |
-- [ Страница 1 ] --

Химия

биологически активных

веществ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Г.

ЧЕРНЫШЕВСКОГО

Министерство образования и науки Российской Федерации

Российский фонд фундаментальных исследований

ФГБОУ ВПО Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Химия

биологически активных

веществ

"ХимБиоАктив-2012"

Межвузовский сборник научных трудов 2012 г УДК [541+542] ББК Х40 Х40 Химия биологически активных веществ: Межвузовский сборник научных трудов Вcероссийской школы-конференции молодых учёных, аспирантов и студентов с международным участием. Саратов: Изд-во «КУБиК». 2012. 402 с.: ил.

ISBN Сборник содержит материалы Всероссийской школы-конференции "Химия биологически активных веществ" молодых учёных, аспирантов и студентов с международным участием "ХимБиоАктив-2012", проводимой на базе Института химии Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского. Представлены результаты исследований, выполненных в рамках научных направлений по актуальным проблемам органической химии синтетических и природных биологически активных веществ, современной аналитической химии биологически активных веществ, природных биологически активные веществ из растений и микроорганизмов, иммунохимических методов анализа биологически активных веществ, полимеров в биологически активных системах, биоэлектрохимии и биоэлектрокаталитических технологий.

Для широкого круга специалистов, занимающихся вопросами теоретической и экспериментальной химии, фармхимии, био-, иммунохимии, биокатализа, биологически активных наносистем, внедренческих структур.

Приведено краткое содержание пленарных лекций-докладов ведущих ученых в важнейших отраслях современной химико-фармацевтической, медико-биологической индустрии, био(электро)катализа.

Сборник издан при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, проект №12-03-06822-моб_г Редакционная коллегия Директор Института химии, д.х.н. О.В. Федотова (отв. редактор), д.х.н.

А.Б. Шиповская (зам. отв. редактора), к.х.н. Н.О. Гегель (отв. секретарь), д.ф.-м.н.

Д.А. Усанов, д.х.н. И.Ю. Горячева, д.х.н. И.А. Казаринов, д.х.н. Р.К. Чернова, д.б.н.

О.М. Цивилева.

УДК [541+ ББК] Работа издана в авторской редакции © Авторы статей, ISBN Содержание 1 Пленарные доклады 2. Органическая химия синтетических и природных биологически активных веществ 3. Современная аналитическая химия биологически активных веществ 4. Природные биологически активные вещества из растений и микроорганизмов 5. Иммунохимические методы анализа биологически активных веществ 6. Полимеры в биологически активных системах 7. Биоэлектрохимия и биоэлектрокаталитические технологии

«ЗЕЛЕНАЯ ХИМИЯ» ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ МИКОТОКСИНОВ

В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ ЖИВОТНОГО И

РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

В.Г. Амелин, А.В. Третьяков Федеральный центр охраны здоровья животных (ФГБУ «ВНИИЗЖ») и Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н. Г. Столетовых г. Владимир, amelinvg@mail.ru Токсикогенные грибы чрезвычайно широко распространены в природе и при благоприятных условиях (повышенные влажность, температура) могут поражать продовольственное сырье и пищевые продукты. Особо опасными токсическими веществами являются микотоксины - вторичные метаболиты микроскопических плесневых грибов. Они загрязняют продукты не только растительного, но и животного происхождения и наносят существенный урон народному хозяйству. Среди микотоксинов, представляющих опасность для здоровья человека и животных, наиболее часто встречаемыми являются афлатоксины, трихотеценовые микотоксины, патулин, охратоксины и зеараленон [1].

Количественное определение отдельных микотоксинов сводится к извлечению их из продуктов органическими растворителями, очистке экстракта и определению методом жидкостной или газовой хроматографии. Для извлечения микотоксинов используют хлороформ, этилацетат, метанол, ацетон, толуол или ацетонитрил [2,3]. Очистку экстракта в настоящее время проводят на иммуноаффинных колонках или на патронах для твердофазной экстракции [4-9]. Предложены методики одновременного определения трихотоценов А и Б методом газовой хроматографии с масс спектрометрическим или пламенно-ионизационным детекторами в виде производных с N,N-диметилтриметилсилилкарбаматом [10] или методом жидкостной хроматографии с флуоресцентным детектором после обработки кумарин-3-карбонилхлоридом [11], а также определение трихотоценов А, Б и зеараленона в кукурузном зерне методом, сочетающим жидкостную хроматографию и тандемную масс-спектрометрию [12].

Экстракты в этих методиках очищали на иммуноаффинных колонках MycoSep®.

По существующим в России ГОСТ и методическим указаниям [13] определение охратоксина А, зеараленона (ЗОН), дезоксиниваленола (ДОН), токсина Т-2 проводят каждого в отдельности после очистки экстрактов на хроматографических колонках и затем используют методы ТСХ, ВЭЖХ с флуориметрическим или УФ-детекторами.

Токсин Т-2 определяют методом газожидкостной хроматографии после получения производных с трифторуксусным ангидридом [14]. Предлагаемые методики достаточно сложны, длительны (продолжительность анализа одного микотоксина от до 6 ч) и дорогостоящи.





Цель настоящего сообщения показать возможность использования «зеленой химии»

при одновременном ускоренном определении микотоксинов различных классов из одной навески. Данная цель достигнута использованием упрощенного способа пробоподготовки – применением способа QuEChЕRS [15] и очистке экстракта методом дисперсионной жидкостно-жидкостной микроэкстракции (ДЖЖМЭ) [16]. Последняя представляет собой уникальный способ значительного сокращения органических растворителей для экстракции (100-300 мкл) и повышения эффективности экстракции.

Предложенная схема проведения анализа при определении микотоксинов различных классов в продуктах животного и растительного происхождения представлена ниже.

Степень извлечения составила 80-110 %, коэффициенты концентрирования - 10-20 раз.

Схема одновременного определения микотоксинов продуктах растительного и животного происхождения из одной навески с использованием пробоподготовки по QuЕChERS и дисперсионной жидкостно-жидкостной микроэкстракции Навеску измельченной пробы 2,00 ± 0,01 г помещают в центрифужную пробирку вместимостью 50 мл Добавляют 10 мл воды, перемешивают 1 мин. Добавляют 10,0 мл ацетонитрила, Добавляют смесь солей (4, Отбирают 8,0 мл верхней части экстракта в центрифужную пробирку (вместимостью 15 мл), содержащую смесь адсорбентов (1 г сульфата магния, 0,2 г PSA, 0,2 г С Отбирают 2 мл экстракта в центрифужную пробирку, добавляют 300 мкл хлороформа, содержащего 0,5 % йода, перемешивают и выдерживают 5 мин.

на ультразвуковой ванне экстракта в микрофлакон Удаление растворителя в Удаление растворителя в токе азота, Удаление растворителя в токе азота, добавление 50 добавление 50 мкл гексана токе азота, добавление охратоксин А, ЗОН ) Продолжительность анализа при определении всех нормируемых микотоксинов в данных условиях не превышает 1,5 - 2 ч, относительное стандартное отклонение результатов анализа не превышает 0,1.

1. Murfhy P.A., Hendrich S., Landgren C., Bryant C.M. // J. Food Sci. 2006. V. 71. P. 5.

2. Другов Ю. С., Родин А. А. Анализ загрязненных биосред и пищевых продуктов. М.: БИНОМ.

Лаборатория знаний. 2007. 294 с.

3. Pittet A. // Mitt. Lebensm. 2005. V. 96. P. 424.

4. Сычев К. С. // Сорбцион. и хроматогр. процессы. 2004. Т.4. № 1. С. 5.

5. Garner R. C., Whattam M. M., Taylor P. J. L., Stow M. W. // J. Chromatogr. A. 1993. V. 648. P.

6. Trucksess M. W., Tang Y. // J. AOAC Int. 1999. V. 82. P. 1109.

7. Krska R. // J. Chromatogr. А. 1998. V. 815. P. 49.

8. Burdaspal P. // Add. Contam. 1997. P. 237.

9. Kotal F., Radova Z. // J. Food Sci. 2007. V. 20. P. 63.

10. Croteau S. M., Prelusky D. B., Trenholm H.L. // J. Agric. Food Chem. 1994. V. 42. P. 928.

11. Schothorst R.C., Jekel A.A. // Food Chem. 2001. V. 73. P. 111.

12. Biselli S., Hummert C. // J. Food Add. Contam. 2005. V. 22. P. 752.

13. ГОСТ Р 51116-97. Комбикорма, зерно, продукты его переработки. Метод определения содержания дезоксиниваленола. М.: Изд-во стандартов. 1999.

14. ГОСТ 28001-88. Зерно фуражное, продукты его переработки, комбикорма. Методы определения микотоксинов: Т-2 токсина, зеараленона и охратоксина А. М.: Изд-во стандартов. 1990.

15. Anastassiades M., Stajnbaher D., Schenck F.J.// J. AOAC Int. 2003. V. 86. Р. 135.

16. Zhang S., Li C., Song S., Feng T., Wang C., Wang Z. // J. Anal. Methods. 2010. V. 2. P. 54.

ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ «МИКРОКОСМ» ПОИСКА

IN SILICO БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

НИИ фармакологии Волгоградского государственного медицинского университета г. Волгоград, pmv@avtlg.ru, microcosm@vlpost.ru Информационная технология (ИТ) прогноза биологической активности химических соединений «Микрокосм» [1] базируется на комплексном подходе к прогнозу и представляет собой совокупность теоретических концепций, математических методов и правил и основанных на них компьютерных алгоритмов и программ, позволяющих расчетным способом оценивать активность химического соединения по его структурной формуле. Комплексная методология прогноза принципиально отличается от существующих QSAR-подходов и основана на совместном использовании различных по физико-химическому смыслу способах описания химической структуры, различных по сложности уровней этого описания и расширяющейся по параметрам избыточности такого описания;

разных по математическому содержанию методов классификации;

концептуальных по результату схем принятия решений. ИТ «Микрокосм» позволяет с высокой точность проводить поиск новых соединений с высоким уровнем биологической активности [2], в том числе, хиральных [3], выполнять прогноз активности солей [4], молекулярных комплексов [5] и смесей органических соединений [6] с учетом синергизма компонентов [5, 6], исследовать особенности взаимодействия специфических лигандов с сайтами связывания фармакологически релевантных биомишеней [7]. Программный комплекс ИТ «Микрокосм» версии 5.1 (апрель 2012 г.) включает 20 модулей общим объемом около 58 тыс. строк исходного текста. ИТ «Микрокосм» имеет мощное информационное наполнение – базы данных системы содержат в общей сложности около 1 млн.

структур соединений по почти 3 тыс. видам биологической активности.

Наиболее полно возможности ИТ «Микрокосм» были использованы при поиске новых лекарственных веществ [2]. В виртуальном скрининге производных конденсированных азолов по 29 видам фармакологической активности средний «коэффициент обогащения» составляет 46,8 раза, а максимальный – 502,5 раза.

Точность прогноза высокого уровня активности, по данным экспериментальной проверки, достигает 96%. Максимальная эффективность компьютерного поиска высокоактивных соединений, в сравнении с интуитивным некомпьютерным прогнозом, составляет 4,21 раза.

В процессе направленного поиска in silico среди 1,5 тыс. производных конденсирован-ных азолов, ГАМК, пирролидона и адамантана по 10 видам фармакологической активности найдены 182 высокоактивных вещества, в том числе 144 соединения, сопоставимых по активности или активнее препаратов сравнения.

Среди этих веществ 63 соединения сопоставимы либо превышают по активности ранее найденные соединения-лидеры. Из них 28 наиболее активных веществ в настоящее время проходят углубленное фармакологическое изучение. Для семи наиболее актуальных видов активности семь наиболее активных соединений в среднем в 2,9 раза превышают активность соответствующих препаратов сравнения, при максимальном показателе 3,9 раза.

С использованием ИТ «Микрокосм» найдены высоко активные селективные агонисты каппа-опиоидных рецепторов, обладающие мощным анальгетическим действием и не вызывающие физического привыкания [8].

С помощью ИТ «Микрокосм» успешно прогнозируется вредность химических соединений – в частности, точность прогноза канцерогенной опасности достигает 90%.

Парадигма ИТ «Микрокосм» универсальна, поэтому технология позволяет прогнозировать любые свойства органических соединений, в том числе и небиологические. Например, точность прогноза 18 свойств добавок в четыре вида полимерных композитов достигает 99%, а пяти свойств добавок в резиновые смеси – 97%.

Результаты многолетнего практического использования и многократного независимого тестирования позволяют утверждать, что ИТ «Микрокосм» является мощной современной универсальной информационной технологией для компьютерного прогноза фармакологических, биологических и небиологических свойств органических соединений, направленного поиска и конструирования соединений с заданными свойствами, оптимизации свойств многокомпонентных смесей органических соединений.

В настоящее время создана бесплатная, свободно копируемая и свободно распространяемая программа «Microcosm White», предназначенная для направленного поиска in silico новых химических соединений с заданными свойствами.

Все желающие могут получить ее в комплекте с руководством пользователя и набором файлов для прогноза различных видов биологической и небиологической активности.

1. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011618547. ИТ «Микрокосм» / Васильев П.М., Кочетков А.Н. – Зарег. 31.10.2011.

2. Vassiliev P.M., Kruglikov M.E., Kochetkov A.N. In silico search for condensed azol derivatives with a high pharmacological activity // From generics to innovative pharmacological agents: Materials of Indo-Russian symposium. – Volgograd: VolgSMU, 2011. – P. 21-22.

3. Спасов А.А., Иежица И.Н., Васильев П.М. [и др.] Фармакология стереоизомеров лекарственных веществ. – Волгоград: Изд-во ВолгГМУ, 2011. – 348 с.

4. Васильев П.М., Спасов А.А. [и др.] Использование информационной технологии «Микрокосм» для прогноза фармакологической активности солей органических соединений // Молекулярное моделирование: Тез. докл. 4-й Всероссийск. конф. – М., 2005. – C. 53.

5. Васильев П.М., Спасов А.А. QSAR-моделирование синергизма компонентов при прогнозе фармакологической активности смесей природных и синтетических органических соединений // Молекулярное моделирование: Тез. докл. 6-й Всероссийск. конф. – М., 2009. – с. 58.

6. Васильев П.М., Спасов А.А. Компьютерный прогноз в ИТ «Микрокосм» гипогликемической активности смесей противодиабетических препаратов // Тез. докл. XIX Российского Национального конгресса «Человек и лекарство». – М., 2012. – С. 361.

7. Спасов А.А., Черников М.В., Васильев П.М. [и др.] Гистаминовые рецепторы (молекулярно биологические и фармакологические аспекты). – Волгоград: Изд-во ВолГМУ, 2007. – 152 с.

8. Патент № 2413512. Средство, обладающее каппа-опиоидной агонистической активностью / Спасов А.А., Анисимова В.А., Васильев П.М. [и др.]. – Опубл. 10.03.2011, Бюл. № 7.

НАНОКОМПОЗИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ,

СТРУКТУРЫ ЯДРО-ОБОЛОЧКА, МИКРОКАПСУЛЫ: СОЗДАНИЕ

И ПЕРСПЕКТИВЫ БИОМЕДИЦИНСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского Исследование объектов микромира является приоритентым направлением развития современной науки и техники. Среди большого разнообразия наноразмерных объектов важную роль играют моно- и мультислойные покрытия. Роль таких покрытий в нанобиотехнологии и медицине состоит в модификации поверхности, создании новых наноструктурированных микрообъектов, изменении физико-химических свойств материалов. Развитие указанных областей современной науки и техники будет связано с использованием методов создания материалов и устройств, основанных на принципе «снизу-вверх» [1, 2]. Типичным примером такого метода является последовательная адсорбция противоположно заряженных полиэлектролитных молекул (полиионная сборка) и/или наночастиц [3, 4, 5].

Развитие современных технологий при создании функциональных устройств и материалов с заданными физико-химическими свойствами, и, как следствие, на их применение, например, для разработки новых современных систем диагностики и лечения заболеваний (включая разработку систем доставки лекарственных средств и вакцин), разработки технологии создания нового поколения электронных приборов и устройств, создания «умной» одежды и т.д., связано с целым рядом факторов: 1) поиском новых подходов к созданию искусственных материалов, формируемых по принципу «снизу-вверх»;

2) управлением свойствами поверхности твердых тел путем создания наноразмерных покрытий;

3) поиском новых материалов, в том числе органических соединений заданного состава и пространственного строения, а также композитов неорганических наночастиц и органических соединений;

4) созданием новых искусственных объектов микромира, например, наноструктурированных микрокапсул [6] и структур типа «ядро-оболочка», позволяющих формировать мультифункциональные покрытия и среды.

На современном этапе важно не только получать различные наноразмерные покрытия с заданными свойствами, но и научиться дистанционно управлять параметрами и характеристиками как планарных наноразмерных слоев, так и нанокомпозитных микрокапсул посредством электромагнитного излучения или ультразвукового воздействия. Таким образом, нанотехнологический подход в сочетании с новыми материалами и управлением свойствами поверхности твердых тел, а также возможностью дистанционного управления физико-химическими свойствами наноструктурированных объектов может существенно расширить круг возможностей высоких технологий и молекулярного подхода в науке и технике и выйти на новый уровень их применения, например в медицине и биотехнологии, химической промышленности.

Работа выполнена при финансовой поддержке проекта РФФИ -08-12058-офи-м- 1. Ozin G.A., Arsenault A.C., Nanochemistry, RCS Publishing, China, 2005, 628 p.

2. Erokhin V., Ram M. K., Yavuz O., The New Frontiers of Organic and Composite Nanotechnlogy, ELSEVIER, UK, 2008, 488 p.

3. R.K. Iler // J. Colloid Int. Sci. 1966, V. 21, No. 6, P. 569-594.

4. G. Decher // Science, 1997, V. 277, P.1232-1237.

5. Y. Lvov, G. Decher, H. Mhwald // Langmuir, 1993,V.9, P. 481- 6. G.B. Sukhorukov, E. Donath, S. Davis, H. Lichtenfeld, F. Caruso, V.I. Popov, H. Mhwald, // Polym. Adv. Technol., 1998, V. 9, No. 10-11, P. 759-767.

ИММУНОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского В докладе рассмотрено современное состояние иммунохимических методов определения биологически активных веществ. Представлены как инструментальные (твердофазный иммуноферментный анализ, сенсорные устройства), так и неинструментальные методы. Рассмотрены принципы реализации каждого метода, приведены примеры использования для определения биоактивных веществ различных групп в объектах окружающей среды, продуктах питания и кормах для животных, обсуждены основные направления развития.

Для определения биологически активных веществ параллельно развиваются две основные группы методов: трудоемкие высокочувствительные методы лабораторного определения микотоксинов и экономичные скрининговые методы. Первая группа методов представлена преимущественно методами жидкостной хроматографии с флуоресцентным и масс-спектрометрическим детектированием. Реже применяются другие способы детектирования, в частности амперометрические и спектрофотометрические. Широкое применение флуоресцентных детекторов связано с тем, что многие биологически-активные вещества обладают собственной флуоресценцией (в частности, полициклические ароматические углеводороды, некоторые микотоксины), которая может быть дополнительно усилена получением производных с большим квантовым выходом, либо с возможностью переведения нефлуоресцирующих и слабофлуоресцирующих веществ во флуоресцентные производные. Расширяющееся в последние годы применение жидкостной хроматографии с масс-селективным детектированием позволяет проводить одновременное определение нескольких биологически активных веществ одного класса, например, афлатоксинов, А-трихотеценов, В-трихотеценов, а также представителей разных классов. В частности, описано одновременное определение 39 микотоксинов в пшенице и кукурузе. Основным методом пробоподготовки при проведении хроматографических методов определения микотоксинов является концентрирование с помощью иммуноаффинных колонок, жидкофазной либо твердофазной экстракции.

Безусловное лидерство в скрининговой группе методов занимают иммунохимические методы (ИХМ), высокая селективность которых обусловлена применением специфичных антител. ИХМ широко используются для рутинного определения большого круга биологически-активных веществ. В настоящее время продолжается поиск путей повышения чувствительности, снижения матричного эффекта, упрощения процедуры и сокращения времени анализа. Как правило, при разработке новых иммунохимических методик в качестве подтверждающего метода используется высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), либо классический твердофазный иммуноферментный анализ (ИФА). Применение ИХМ для определения биологически-активных веществ отражено в ряде монографий и обзоров, посвященных иммунохимическим методам [20, 21].

В настоящее время доступны коммерческие иммено-химические тест-наборы для контроля содержания наиболее распространенных контамининтов, которые представлены на сайте Association of Analytical Communities -AOAC International.

Твердофазный иммуноферментный анализ детектирование Конъюгат аналита Конъюгат аналита Форматы иммунохимического анализа анализируемое вещество конкурирует с Слева: прямой формат, включающий стадии: 1 – добавление образца, содержащего микотоксин, и конъюгата, 2 – промывка, 3 – добавление субстрата;

Справа: непрямой формат, включающий стадии:

1 - добавление образца, содержащего микотоксин, и антител, 2 – промывка, 3 – добавление вторичных антител, меченных ферментом, 4 – добавление субстрата.

определяемого микотоксина.

В варианте непрямого конкурентного ИФА с твердой фазой связан антиген, коньюгированный с макромолекулярным носителем (например, бычьим сывороточным альбумином, овальбумином). При проведении анализа к пробе добавляют специфические антитела. Свободный антиген и конъюгат антигена, инкубированный на твердой фазе, конкурируют за связывание со специфическими антителами в растворе.

Для определения количества связанных антител добавляют антивидовые антитела, меченные ферментом.

Чувствительность определения аналитов по разным схемам сопоставима, однако введение дополнительных стадий в непрямом формате требует большего времени для проведения анализа. Этот формат широко применяется при скрининге получаемых антител. Ряд методик определения наиболее опасных биотоксинов методом непрямого ИФА разработан и внедрен в практику в нашей стране [22, 78].

Чувствительность и специфичность ИФА существенно зависят от природы применяемых иммунореагентов. В настоящее время разработаны стандартные процедуры иммунизации животных, получения и тестирования поли- и моноклональных антител. В качестве ферментативной метки при определении биологически активных веществ обычно используется пероксидаза хрена (ПХ), реже щелочная фосфатаза. Определение активности фермента проводят, как правило, фотометрическим методом. При таком способе детектирования, однако, чувствительность метода ИФА не всегда удовлетворяет требованиям, предъявляемым к анализу микотоксинов в сельскохозяйственных продуктах.

Переход к хемилюминесцентному детектированию дает возможность в 10 раз снизить предел обнаружения и на 30% сократить время проведения анализа по сравнению с фотометрическим детектированием сигнала. Повысить чувствительность определения также позволило использование антивидовых антител, меченых Eu3+.

Отечественными учеными изучена взаимосвязь состава и строения иммобилизованных реагентов и аналитических характеристик ИФА. Показано, что решающее значение имеют особенности состава и строения белкового носителя твердофазного антигена. Установлено, что использование желатина в качестве белкового носителя позволяет снизить чувствительность определения. Варьирование природы иммуногена дало возможность получить антитела с различной специфичностью, что позволило комбинацией иммунореагентов направленно проводить либо одновременное определение двух или нескольких аналитов, либо избирательно одного.

Влияние компонентов матрицы, неселективное взаимодействие с соединениями одного класса приводит к случаям переоценки концентрации определяемых веществ, а иногда и ложно-положительным или ложно-отрицательным результатам. Показано, что точность анализа зависит от природы определяемого вещества, способа пробоподготовки и природы матрицы, а предварительное разделение позволяет повысить правильность и воспроизводимость определения.

Иммуносенсоры В настоящее время при контроле качества продуктов питания и объектов окружающей среды значительное внимание уделяется разработке сенсорных устройств, которые позволяют проводить экспресс-определение загрязнителей в полевых условиях и не требуют высококвалифицированного персонала. Определенные успехи достигнуты в разработке иммуносенсоров, основанных на детектировании взаимодействия антиген-антитело. Иммуносенсоры позволяют детектировать сигнал, генерируемый в процессе иммунохимической реакции и преобразуемый в измеряемый электрический сигнал. В зависимости от типа физического преобразователя сигнала можно выделить три основные группы иммуносенсоров: флуоресцентные, электрохимические и сенсоры на основе поверхностного плазмонного резонанса.

Принцип действия большинства сенсоров основан на различных форматах конкурентного твердофазного ИФА. Иммобилизацию антител или аналита конъюгированного с белком на поверхность сенсорного элемента осуществляют путем ковалентного связывания, физической адсорбции или включения в гель. В дальнейшем активные группы поверхности, как правило, блокируются белками или полимерами, что позволяет снизить неспецифическую сорбцию и повысить чувствительность определения. Для ввода образца обычно используют проточные ячейки различных конструкций. Аналитический цикл включает следующие основные стадии:

1) конкурентное связывание с образованием иммунного комплекса, 2) регистрация аналитического сигнала, 3) регенерация сенсорного слоя.

Регенерация заключается в разрушении образовавшегося иммунокомплекса и осуществляется путем изменения рН (как правило, добавлением раствора щелочи), введения небольших количеств органических растворителей или других органических соединений. Как и для остальных иммунохимических методов определения в твердых образцах (биологические объекты, пищевые продукты, корма, почва), сенcорные измерения комбинируют с предварительной экстракцией аналита водно-органическими смесями.

Неинструментальные иммунохимические методы На фоне общего внимания к разработке быстрых скрининговых методов, особый интерес вызывают неинструментальные тест-методы, пригодные для проведения анализа on-site. Возможность проведения скрининга во внелабораторных условиях, даже в отсутствии электрической сети, позволяет оперативно выделить загрязненные объекты, а в случае производства сельхозпродукции - предотвратить объединение загрязненных партий с большими объемами сырья при дальнейшей переработке, транспортировке, хранении.

Результаты, получаемые с помощью неинструментальных тест-методов, оцениваются на основе визуального детектирования. В связи с этим субъективизм восприятия человека, интерпретирующего конкретные результаты, является одним из основных источников погрешности. Для визуализации полученных результатов используются различные метки: ферменты, коллоидные частицы (как правило, частицы коллоидного золота), флуоресцентные метки, липосомы, содержащие солюбилизированные красители. Как и в инструментальных методах, основным форматом является конкурентный твердофазный ИФА.

В большинстве случаев неинструментальные тесты дают качественную оценку концентрации (Да/Нет), характеризующую присутствие (либо отсутствие) целевого аналита в концентрации выше установленного контрольного уровня. Как правило, при разработке неинструментальных тестов определения стараются получить ПрО, соответствующий законодательно установленному максимально допустимому содержанию данного микотоксина в анализируемом продукте. ПрО устанавливается либо на основе хорошо различимого существенного снижения интенсивности окраски тестовой зоны, либо на основе полного ее подавления. Небольшое число тестов предполагает полуколичественную оценку на основе интенсивности окраски.

Для упрощения интерпретации результатов в большинство коммерчески реализуемых тестов включены специальные контрольные зоны, подтверждающие рабочее состояние тестов и/или позволяющие сравнить окраску контрольной и тестовой зон. Как правило, тест-методы для быстрого скрининга предполагают несложную процедуру экстракции смесью воды (буфера) и органического растворителя, в некоторых случаях фильтрование с последующим разведением буферным раствором для снижения доли органического растворителя, либо используются без пробоподготовки. В настоящее время ряд фирм производит большое количество тест методов для определения биологически активных веществ в различных объектах, постоянно разрабатываются новые тесты.

Иммунохроматографические тесты, называемые также стрипами или стрип полосками (immunochromatographic strip tests), представляют собой уникальный удобный в использовании одностадийный метод, не требующий ни аппаратуры, ни реагентов. Процедура анализа состоит в погружении тест-полоски до заданного уровня в анализируемый образец с визуальной оценкой результатов через определенное время.

Как правило, стрип-полоска состоит из пористой мембраны-носителя и адсорбента.

После погружения полоски в анализируемый раствор, его компоненты начинают перемещаться вдоль мембраны к адсорбенту, закрепленному в верхней части.

Анализируемый раствор, таким образом, играет роль подвижной фазы. Вместе с компонентами раствора движутся и иммунореагенты, предварительно нанесенные на нижнюю часть мембраны. Для определения микотоксинов наиболее часто используются меченные коллоидным золотом специфические антитела. Частицы коллоидного золота диаметром около 40 нм образуют зоны красного цвета.

Тестовая линия представляет собой нанесенный на мембрану конъюгат аналита с белком. Для упрощения интерпретации результатов выше тестовой линии на мембрану наносят контрольную линию (антивидовые антитела). В присутствии определяемого вещества, его молекулы связываются в иммунокомплекс с мечеными специфическими антителами. Иммунокомплекс минует тестовую линию и связывается с антивидовыми антителами, окрашивая контрольную линию. Если определяемое вещество отсутствует, меченные специфические антитела образуют иммунокомплекс с конъюгатом аналит белок на тест-линии, вызывая появление окраски, интенсивность которой обратно пропорциональна концентрации определяемого вещества. Часть несвязавшихся антител достигает контрольной линии. На контрольной линии всегда должна появляться окраска, что указывает на пригодность теста. Таким образом, в отсутствии определяемого вещества наблюдается появление окраски на обеих линиях, в присутствии наблюдается только одна (контрольная) линия.

Некоторые производители предлагают также специальные портативные устройства (ридеры) для обработки результатов анализа. Их использование позволяет повысить чувствительность определения и устранить субъективизм восприятия цвета человеком.

Публикуемые в настоящее время исследовательские работы направлены на расширение круга анализируемых веществ, применение тестов для анализа новых объектов и повышение их чувствительности. Нужно отметить относительно небольшое количество исследовательских работ, посвященных разработке именно этого типа тестов, что связано с их широким коммерческим использованием. Для снижения матричного эффекта используется, как правило, разбавление экстракта. В литературе существуют различные подходы к установлению ПрО тест-методов: на основе незначительного, но различимого снижения окраски тестовой линии либо на полном ее подавлении.

1. Проблемы аналитической химии, Том 12, Биохимические методы анализа. Ред. Дзантиев Б.Б.

2010, Изд-во Наука.

2. Lateral Flow Immunoassay Ed. by Raphael Wong and Harley Tse 2010 Human press.

3. ELISA and Other Solid Phase Immunoassays: Theoretical and Practical Aspects Ed. by D. M.

Kemeny and S. J. Challacombe 1988, Wiley 4. Immunoassays in Agricultural Biotechnology Ed. by Guomin Shan, 2011, Wiley 5. Новые методы иммуноанализа. Под ред. А.М.Егорова - М.: Мир, 1991;

280 с., 6. Морозова В.С., Левашова А.И., Еремин С.А. // Журн. аналит. химии. 2005. Т. 60. № 3. С.

230–246.

7. Горячева И.Ю., Русанова Т.Ю., Бурмистрова Н.А., Де Саегер С. // Журн. Анал. Химии. 2009, Т. 64, N 8, с. 768–785. Engl: 788- 8. M.-Carmen Estvez, Hctor Font, Mikaela Nichkova, J.-Pablo Salvador, Begoa Varela, Francisco Snchez-Baeza and M.-Pilar Marco Immunochemical Determination of Industrial Emerging Pollutants. In “The Handbook of Environmental Chemistry”, 2005, Volume 2/2005, 119- 9. M.-Carmen Estvez, Hctor Font, Mikaela Nichkova, J.-Pablo Salvador, Begoa Varela, Francisco Snchez-Baeza and M.-Pilar Marco Immunochemical Determination of Pharmaceuticals and Personal Care Products as Emerging Pollutants. In “The Handbook of Environmental Chemistry”, 2005, Volume 2/2005, 193-206.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 12-03-91167-ГФЕН_а)

OVERVIEW OF THEAPPLICATIONS OF BIODEGRADABLE

POLYMERS FOR DRUGDELIVERY AND TISSUE ENGINEERING

WITHIN THE INTERFACULTARY RESEARCH CENTER ON

BIOMATERIALS (CEIB)

Interfacultary Biomaterial Center (CEIB), University of Liege Belgium, C.Grandfils@ulg.ac.be, www.ceib.ulg.ac.be Synthetic biodegradable polyesters have unique and versatile properties which can be tailored to optimize medical implants and sustained drug delivery systems. However only a limited number of these polymers are actually available on the market, limiting thereby their evaluation in R/D activities.

Adopting FDA approved polymer synthesis pathways (catalyst, melt polymerisation) we are optimizing polymer synthesis of functionalized polyesters for their future application in medical/pharmaceutical applications.

Upon purification and characterisation these materials are processed under different forms, including :nano- micro-dispersions, biodegradable hydrogels or composites : hydrogel/textile.

Our main applications are linked to the pharmaceutical applications for the design of new drug delivery systems, in the field of biopharmaceutical drug immobilization in view to enhance their resorption and protect them from the biological aggressions.

Two main families of materials (textiles and microcarriers) are also tailored to promote tissue engineering, in particular to promote bone and cartilage reconstruction.

ПОШАГОВАЯ НАНОИНЖЕНЕРИЯ ЭЛЕКТРОДНЫХ

ПОВЕРХНОСТЕЙ – ПЕРСПЕКТИВНЫЙ СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ

ЭФФЕКТИВНОСТИ БИОЭЛЕКТРОКАТАЛИЗА

Саратовский государственный университет им. Н.Г.Чернышевского Биохимические и микробиологические технологии все шире применяются в фармацевтической и пищевой промышленности, очистке сточных вод и энергетике.

Поэтому контроль сырья, клеточной популяции и конечных продуктов – необходимое условие обеспечения эффективности работы всей системы. В последние десятилетия разработано большое число биосенсеров для определения целого ряда органических соединений в живой природе, как правило, in vivo или in virto. Поскольку сама жизнь зависит от сбалансированного специфического переноса электронов между ферментами и субстратами, то средства контроля жизненных биохимических процессов могут включать сенсоры, состоящие из тех же веществ, которые участвуют в этих процессах. Перспективным путем повышения селективности, чувствительности и расширения возможностей биосенсеров является соединение их с электрохимическими детекторами, т.е. путем создания биоэлектрохимических сенсоров. Биоэлектрохимическое определение химических соединений имеет явное преимущество: так, можно проводить измерение без предварительной подготовки проб, непрерывно, кроме того, не требуется оптическая прозрачность растворов.

Так как в основе любого биоэлектрохимического сенсора лежит электрод, то принцип их конструирования и работы лучше рассмотреть на примере биотопливных элементов, обязательными рабочими элементами которых являются биоаноды и биокатоды.

Биологические топливные элементы (БТЭ) в перспективе являются многообещающим видом подлинных топливных элементов. В отличие от обычных топливных элементов, использующих водород, этанол и метанол как топливо, биотопливные элементы используют органические продукты метаболических процессов или органические доноры электронов как топливо для генерации тока. В них биологические окислительно-восстановительные реакции управляются ферментативно, в то время как в химических топливных элементах электродную кинетику определяют катализаторы на основе благородных металлов, чаще всего платины. В этом отношении биотопливные элементы привлекательны и перспективны. Они работают в умеренных условиях при температуре и давлении окружающей среды. В них также используется нейтральный электролит и недорогие катализаторы, не содержащие платину. В биотопливных элементах катализатор это либо микроорганизмы, либо ферменты. По данному признаку биотопливные элементы подразделяют на ферментные (ФТЭ) и микробные топливные элементы (МТЭ).

Использование микроорганизмов в биотопливных элементах избавляет от необходимости выделять индивидуальные ферменты, тем самым, давая более дешёвые катализаторы для биотопливных элементов. Основной проблемой микробных топливных элементов является организация вывода заряда из клетки на электрод, поскольку в большинстве случаев микроорганизмы являются электрохимически не активными. Существует несколько механизмов электронного переноса между клетками и электродом:

-электронный перенос посредством экзогенных редокс-медиаторов [1];

-электронный перенос посредством эндогенных редокс-медиаторов (первичных и вторичных метаболитов) [2-4];

-прямой электронный перенос [5-7].

Прямой электронный перенос через внешние мембранные цитохромы требует физического контакта бактериальной клетки с анодом топливного элемента.

Следовательно, только бактерии в первом монослое на анодной поверхности являются электрохимически активными. Таким образом, работа МТЭ зависит от максимальной клеточной плотности в этом бактериальном монослое.

Интереснейшим открытием было обнаружение сначала у Geobacter sulfurreducens, а затем и у Shewanella и ряда других микроорганизмов электропроводных выростов (пилей), названных нанопроводами. Нанопровода могут обеспечить структурную опору для образования толстых электроактивных биопленок и, таким образом, увеличить рабочие характеристики МТЭ.

В ферментных топливных элементах (ФТЭ) применяются окислительные биокатализаторы в анодных отсеках для окисления топливного субстрата и переноса электронов к аноду, а восстановительные биокатализаторы участвуют в восстановлении окислителя в катодном отсеке биотопливной ячейки. Редокс ферменты не имеют прямого электрического контакта с электродами вследствие изоляции белковой матрицей редокс-центра от проводящей подложки. Поэтому разработаны специальные методы организации электрического контакта между редокс-ферментами и электродной подложкой, основанные на использовании редокс-кофакторов НАД(Ф)+ и ФАД(Ф)+, играющих важную роль в биологическом электронном переносе, действующих как носители электронов и активизирующие биокаталитические функции редокс-ферментов [1]. В докладе будут проанализированы методы пошаговой сборки биокаталитических анодов и катодов для различных топливных элементов. Показано, как методами пошаговой наноинженерии можно обеспечить улучшение энергетической производительности биотопливных ячеек и повысить эффективность биоэлектрокаталитических процессов.

1. Biological fuel cells and their applications / A.K. Shukla, P. Suresh, S. Berchmans, A. Rajendran // Current Science.- 2004.- Vol. 87.- P.455-468.

2. Biofuel cells select for microbial consortia that self-mediate electron transfer / K. Rabaey, N.

Boon, S.D. Siciliano, M. Verhaege, W. Verstraete // Applied and Environmental Microbiology. 2004.- Vol. 70.- P.5373-5381.

3. Hernandez M.E., Kappler A., Newman D.K. Phenazines and other redox-active antibiotics promote microbial mineral reduction // Appl. Environ. Microbiol.-2004.- Vol. 70.- P.921- 4. Metabolites produced by Pseudomonas sp. enable a Gram-positive bacterium to achieve extracellular electron transfer / T.H. Pham, N. Boon, P. Aelterman, P. Clauwaert // Applied Microbiology and Cell Physiology.- 2007.- Vol. 77.- P.1119-1129.

5. Current production and metal oxide reduction by Shewanella oneidensis MR-1 wild type and mutants / O.Bretschger, A. Obraztsova, C.A. Sturm, I.S. Chang etc. // Appliedand Environmental Microbiology.- 2007.- Vol. 73, №4.- P.7003-7012.

6. Electrically conductive bacterial nanowires produced by Shewanella oneidensis strain MR-1 and other microorganisms / Y.A. Gorby, S. Yanina, J.S. McLean, K.M. Rosso etc. // PNAS.- 2006.- Vol.

103, №30.- P.11358-11363.

7. High power density from a miniature microbial fuel cell using Shewanella oneidensis DSP10 / B.R. Ringeisen, E. Henderson, P.K. Wu, J. Pietron, R. Ray, B. Little, J.C. Biffinger, J.M. Jones Meehan // Environmental Science Technology.- 2006.- Vol. 40.- P.2629-2634.

СТРУКТУРА И РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ

БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ И ДРУГИХ СОЕДИНЕНИЙ:

ИССЛЕДОВАНИЯ, ПРОВОДИМЫЕ НА КАФЕДРЕ

АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ И ХИМИЧЕСКОЙ ЭКОЛОГИИ

САРАТОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского На кафедре аналитической химии и химической экологии Саратовского государственного университета (СГУ) им. Н.Г. Чернышевского, занимающей, согласно неформальным рейтинговым оценкам, четвертое место среди химико-аналитических кафедр вузов России по научно-педагогическому уровню и потенциалу, награжденной в рамках программы Российской Академии Естествознания “Золотой фонд Отечественной науки” дипломом “Золотая кафедра России” за заслуги в развитии Отечественного образования, развивается целый ряд равноправных научных направлений.

Одно из них - установление связи физико-химических свойств и реакционной способности с электронным строением молекул и нанокластеров в основном и возбужденных состояниях на основе углубления представлений об электронных эффектах, электроотрицательности атомных групп, водородной связи, обобщения воззрений на механизмы реакций (включая окисление и восстановление, нитрозирование, нитрование, азосочетание, алкоксилирование, конденсации, другие электрофильные, нуклеофильные и радикальные процессы, комплексообразование, обмен лигандов, молекулярную и ионную ассоциацию, диссоциацию, таутомерию и двойственную реакционную способность, изомеризацию, перенос протона, атома водорода и “гидрид-иона”), на региоселективность реакций гомолитического (окислительного и восстановительного) сочетания веществ различных классов;

изучение влияния среды на протекание химических процессов;

нахождение количественных соотношений структура - свойство в рядах неорганических, органических, элементоорганических, координационных соединений;

развитие теории строения и действия аналитических реагентов;

молекулярное моделирование биоспецифического белок-лигандного взаимодействия;

развитие физической химии морфообразующих белков и процессов жизнедеятельности высших грибов, квантовая химия низкомолекулярных эффекторов;

систематизация и обобщение сведений об информационных ресурсах по естественным наукам, по экологии [1-3].

Проводимые исследования охватывают обширную область научных интересов, среди которых - физическая, аналитическая, биоорганическая, теоретическая и компьютерная химия, прикладная квантовая химия, биохимия;

биотехнология;

строение и реакционная способность неорганических, органических, элементоорганических, координационных соединений и наносистем;

количественные соотношения структура - свойство;

механизмы реакций;

роль среды в химических процессах;

теория строения и действия аналитических реагентов;

водородная связь;

биоспецифическое взаимодействие;

Интернет в естественных науках и в экологии.

На разных этапах исследования осуществлялись и/или проводятся различными методами, среди которых - методы квантовой химии (ab initio, DFT и полуэмпирические), молекулярной механики, QM/MM, молекулярной динамики, QSAR-моделирования, молекулярного докинга;

электронная абсорбционная и флуоресцентная, рентгенофлуоресцентная, ИК, ЯМР, ЯКР, ЭПР спектроскопия;

масс спектрометрия, хроматография в разных вариантах, хромато-масс-спектрометрия;

вольтамперометрия, потенциометрия, электрофорез;

измерение акустических свойств тонких пленок с помощью пьезоэлектрических резонаторов;

рентгенофазовый анализ;

рассмотрение кинетики реакций;

препаративный синтез;

экстракция;

культивирование высших грибов, изучение их морфогенеза, ростовых характеристик, активности их внеклеточных лектинов, прочие методы экспериментальной микологии, и др.

Адекватно решаемым проблемам применяются квантовохимические методы различной иерархии и разного уровня теории, от полуэмпирических до модернизированных ab initio и DFT, а также современные подходы и методики, включая NBO-анализ, исключение энергетических вкладов, AIM-анализ, исследование орбитального взаимодействия, электростатического потенциала, расчет колебательных, электронных абсорбционных, ЯМР спектров, масштабирование колебательных частот, разделение и анализ нормальных колебаний, учет ZPVE-, термических и BSSE поправок, локализация переходных состояний, IRC, SCRF и т.д.

Квантовохимическое рассмотрение химических проблем - не только применение мощных современных методов исследования. Это новая идеология химии, ее современный язык, вывод химии на качественно иной, истинно научный, то есть предсказательный, уровень. Квантовая химия в значительной степени определяет прогресс всей химии как науки.

Метод масс-спектрометрии дает возможность путем выявления пика молекулярного иона определить относительную молекулярную массу органического соединения. С помощью масс-спектрометрии высокого разрешения устанавливается элементный состав, брутто-формула вещества. По осколочным и перегруппировочным ионам, образующимся в результате фрагментации молекулярного иона, воссоздают информацию о строении молекулы. Метод характеризуется высокой чувствительностью (абсолютный предел обнаружения примесей в чистых веществах составляет 1015-1012 г). Масс-спектрометрия и хромато-масс-спектрометрия - едва ли не единственные методы, с помощью которых решается такая задача, как изучение метаболизма лекарственных препаратов и других веществ в организме. С помощью масс-спектрометрии проводятся также: измерение потенциала ионизации и сродства к электрону молекул, потенциала появления ионов и на этой основе - расчет энергии разрыва химических связей;

определение парциального давления паров веществ, теплоты сублимации, константы равновесия и теплоты химической реакции;

исследование ион-молекулярных равновесий;

изучение кинетики и механизмов реакций, в том числе с использованием изотопной метки [4].

Главная задача химии сегодня и в будущем - предсказать течение химического процесса во времени и его конечный результат на основе сведений о строении и свойствах молекулярных систем реактантов, интермедиатов, продуктов, а также о переходных состояниях, с учетом сольватных оболочек, то есть получить информацию о механизме химической реакции.

Прогностическая функция химии определяет ситуацию, при которой на передний план выступает необходимость выявления зависимости физико-химических, аналитических и иных свойств, реакционной способности, биологической активности соединений от строения их молекул или других структурных единиц, а также от внешних факторов, прежде всего среды (растворителя), для направленного конструирования (молекулярного дизайна) веществ и материалов с заданными характеристиками.

По мнению академика Н.С. Зефирова, проблема связи структура - свойство - самая важная в химии и, может быть, в естествознании. Актуальность названной проблемы особенно высока в условиях, когда, по выражению академика В.И. Минкина, произошла мутация химии. Более того, наряду с другими в рамках обозначенного научного направления изучаются процессы, протекающие в живых организмах, то есть исследования проводятся на стыке химии, биологии, физики, математики, информатики.

Приоритетные направления развития науки, технологий и техники Российской Федерации, принятые Президентом 20 марта 2002 г. (на совместном заседании Совета безопасности, Президиума Госсовета и Совета при Президенте по науке и высоким технологиям) одновременно с Основами государственной политики в области развития науки и технологий на период до 2010 г. и дальнейшую перспективу, доработанные в 2004 г. по поручению Правительства и Минобрнауки на основании комплексных научных исследований с привлечением ведущих ученых, экспертов и представителей бизнеса, помимо других позиций включают живые системы.

В разделе “Отделение химии и наук о материалах” перечня “Научные направления отделений Российской академии наук”, утвержденного Постановлением Президиума РАН от 1 июля 2003 г. № 233, названные выше аспекты приведены в первом пункте:

“Теория химического строения и химической связи, кинетика и механизмы химических реакций, реакционная способность химических соединений, стереохимия, кристаллохимия”. Второй пункт включает позицию “Синтез и изучение новых веществ, разработка материалов и наноматериалов с заданными свойствами и функциями”.

Четвертый пункт - “Химическая аналитика: создание методов и средств определения и контроля веществ в окружающей среде. Разработка новых методов и средств химического анализа веществ и материалов”. Реализация направлений фундаментальных исследований по химии, изложенных в других пунктах “Перечня”, требует применения методов, подходов, решения конкретных научных задач, обозначенных в указанных пунктах.

Отмеченные вопросы занимают одно из центральных мест в иерархии общих проблем химии, которая может быть представлена в следующем виде: искусство химического синтеза, химическая структура и функция, управление химическими процессами, химическое материаловедение, химическая технология, химическая энергетика, химическая аналитика и диагностика, химия жизни [5].

Приведем имеющие отношение к обсуждаемому научному направлению первый, второй, десятый, семнадцатый и тридцатый пункты раздела “Отделение биологических наук” перечня научных направлений РАН: “Структура и функции биологических макромолекул и макромолекуляриых комплексов. Биокатализ”, “Структура и функция низкомолекулярных биорегуляторов. Дизайн и синтез новых биологически активных препаратов”, “Биохимия и физиология микроорганизмов и грибов. Использование микроорганизмов и грибов в биотехнологии”, “Механизмы морфогенеза.

Сравнительная и функциональная морфология”, “Математические модели в биологии.

Биоинформатика”.

Деятельность научной группы лежит в русле реализации приоритетных направлений развития Национального исследовательского университета СГУ: фундаментальные и прикладные исследования в области компьютерного моделирования биологических и химических процессов;

органическая, неорганическая и аналитическая химия;

живые системы (фундаментальные и прикладные исследования в биохимии, микробиологии, химии биологически активных веществ;

математическое моделирование биомедицинских объектов) [6].

Перечислим некоторые научные результаты.

Обоснованы механизмы самых разных химических реакций (в том числе химического и электрохимического окисления ароматических и гетероциклических аминосоединений - прекурсоров лекарственных препаратов, азосочетания и др.).

Сформулированы закономерности, регулирующие реакционную способность и региоселективность (включая направления реакций гомолитического окислительного и восстановительного сочетания).

Развит подход к прогнозу избирательности и молекулярному дизайну аналитических редокс-реагентов.

Установлены количественные соотношения, имеющие четко выраженный физический смысл и дающие возможность a priori оценивать значения теплоты и свободной энергии образования, энтропии, потенциала ионизации, сродства к электрону, потенциала химического и электрохимического окисления и восстановления, величины pKa, константы устойчивости, дипольный момент, частоты колебательных спектров, электроотрицательность, индуктивные и мезомерные параметры атомных групп и др., выход продуктов и скорость реакций электрофильного и нуклеофильного ароматического замещения, скорость ферментативного окисления аминов и фенольных субстратов, переноса ионов поверхностно-активных веществ через нанофильтрационные мембраны (молекулярные сита). Развита методология простой теоретической оценки теплоты образования химических соединений в конденсированном состоянии.

Выяснены дальность и специфика действия эффекта электроотрицательности атомных групп в насыщенных системах, последовательность ослабления электроноакцепторных и электронодонорных свойств заместителей в ароматических молекулах. Показано, что заместители в молекулах влияют на реакционную способность мостиковых дифенилов в электрофильных реакциях (протонирование, ацилирование), на скорость окисления диариламинов в основном посредством эффекта поля независимо от природы мостиковых групп.

Установлено, что - и -эффекты в спектроскопии ЯМР 1H широко распространены, но не являются универсальными, так как не во всех случаях введение заместителя приводит к уменьшению электронной плотности на атоме -C и к увеличению ее на атоме -C.

Разработана методика количественного предсказания абсорбционных максимумов в электронных спектрах ненасыщенных соединений.

Рассматривается влияние энергетики, геометрии, электронной структуры молекул реактантов, переходных состояний, интермедиатов, продуктов, водородной связи, электростатического, гидрофобного факторов, гидратации, сольватации на реакционную способность химических соединений и аналитические параметры реакций.

Созданы научные основы предсказания аналитических характеристик реакций азосочетания. Выяснено, что региоселективность реакций однозначно определяется термодинамикой интермедиатов - -комплексов, а также влиянием водной среды.

Последняя обусловливает высокую позиционную селективность, обеспечивая выбор одного из двух возможных реакционных каналов, предсказанных на основе квантовохимических расчетов изолированных молекулярных систем. Кроме того, водная среда осуществляет селекцию аналитических форм - протонированных продуктов азосочетания, имеющих хинонгидразонное строение, например:

Предложена вероятная схема реакции азосочетания 4-диазонийбензолсульфоната с 1-нафтиламином. Первоначально возникает -комплекс, предшествующий двум изомерным -комплексам, которые трансформируются в син- и анти-азосоединения, каждое из которых при протонировании переходит в регистрируемый конечный продукт, представляющий собой сопряженную кислоту аминоазосоединения в хинонгидразонной форме. Син--комплекс стабилизирован водородной связью N-H…O.

Дана теоретическая трактовка таутомерии сульфофталексонов, протолитических свойств HXCN, HNCX (X = O, S).

Детализировано (ab initio и DFT) влияние внутримолекулярной водородной связи (ВВС) на электронное строение и колебательные спектры молекул с плоским квазициклом. Исследованы (ab initio и DFT с привлечением NBO-анализа, исключения энергетических вкладов, теории AIM) пространственное и электронное строение молекул, ВВС, перенос заряда, топологические свойства электронной плотности, орбитальное взаимодействие, электростатический потенциал, спектры ЯМР на ядрах 1H, C, 15N, 17O, термодинамика, кинетика, переходные состояния и энергетические профили внутримолекулярного вращения, таутомеризации, ассоциации, переноса протона, двойных концертных синхронных протонных миграций, эффекты среды, в том числе в рамках дискретно-континуального подхода (8-гидроксихинолин, меркаптохинолин, 2-нитрозофенол, орто-нитрозонафтолы, 2-пирролидон, оксиндол и др.).

Методом теории функционала плотности на уровне B3LYP/6-311++G(d,p) с использованием NBO-анализа, при учете влияния растворителя методом самосогласованного реактивного поля (SCRF) в рамках модели поляризуемого континуума (PCM) исследована энергетика и электронная структура молекул 2, динитрофенилгидразина и продукта его конденсации с ацетоном, а также анионов, образующихся при диссоциации соответствующих NH-кислот, в газовой фазе, а также в среде этанола и воды. С использованием NBO-анализа показано, что в амбидентных динитрофенилгидразона ацетона имеет место делокализация электронной плотности, приближающая структуру анионов к аци-нитроформе. В структурной трансформации такого типа в случае 2,4-динитрофенилгидразина участвуют обе NO2-группы, в то время как у гидразона в нее вовлечена только пара-нитрогруппа. С позиций концепции жестких и мягких кислот и оснований, проявления симбиотического эффекта обсуждены реакционные центры ионной ассоциации названных анионов с противокатионами.

Гибридным методом DFT на уровне теории MPW1K/6-311++G(3df,3pd) исследована сравнительная термодинамическая устойчивость геометрических изомеров хлорвинилдихлорарсина (-люизита) ClCH=CHAsCl2 в газовой фазе и в различных растворителях. Увеличение диэлектрической проницаемости среды приводит к нивелированию различий в термодинамической устойчивости цис- и транс-изомеров хлорвинилдихлорарсина, что позволяет надеяться на возможность направленного смещения равновесия изомеризации в сторону менее токсичного цис-изомера путем замены растворителя на более полярный. В качестве таких полярных сред рекомендованы ионные жидкости - расплавы солей, жидкие при комнатной температуре, удовлетворяющие критериям “зеленой” химии.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 15 |
 


Похожие материалы:

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТАБАКА, МАХОРКИ И ТАБАЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИННОВАЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ ДЛЯ НАУЧНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ХРАНЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ И ПИЩЕВОЙ ПРОДУКЦИИ Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции 3 июня – 8 июля 2013 г. г. Краснодар 2013 1 УДК 664.001.12/.18 ББК 65.00.11 И 67 Инновационные исследования и ...»

«РОССИЙСКИЙ ФОНД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ МАРИЙ ЭЛ КОМИТЕТ ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ Г. ЙОШКАР-ОЛЫ ФГБОУ ВПО МАРИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПАРК МАРИЙ ЧОДРА ФГУ ГПЗ БОЛЬШАЯ КОКШАГА МАРИЙСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ОБЩЕСТВА ФИЗИОЛОГОВ РАСТЕНИЙ ПРИНЦИПЫ И СПОСОБЫ СОХРАНЕНИЯ БИОРАЗНООБРАЗИЯ МАТЕРИАЛЫ V Международной научной конференции 9–13 декабря 2013 года Часть II Йошкар-Ола 2013 ББК 28.0:20.1 УДК 57:502.172 П 75 Ответственные редакторы: ...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Совет молодых ученых и специалистов Тамбовской области Международная академия теории и практики организации производства Российская академия естественных наук Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере ФГБОУ ВПО Тамбовский государственный технический университет ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ АСПЕКТЫ УПРАВЛЕНЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ: ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА (статус мероприятия - международный) Научно - практическая конференция ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Перспективы развития высшей школы МАТЕРИАЛЫ IV МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ Гродно УО ГГАУ 2011 УДК 378(06) ББК 74.58 П 26 Редакционная коллегия: В.К. Пестис (ответственный редактор), А.А. Дудук (зам. ответственного редактора), А.В. Свиридов, С.И. Юргель. Перспективы развития высшей школы : материалы IV П26 Международной науч.-метод. ...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное научное учреждение РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МЕЛИОРАЦИИ (ФГБНУ РосНИИПМ) ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ Сборник научных трудов Выпуск 45 Новочеркасск Геликон 2011 УДК 631.587 ББК 41.9 П 901 РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: В. Н. Щедрин (ответственный редактор), Г. Т. Балакай, С. М. Васильев, Г. А. Сенчуков, Т. П. Андреева (секретарь). РЕЦЕНЗЕНТЫ: В. И. Ольгаренко – ...»

«ПравительствоОмской области Министерство промышленной политики, транспорта исвязи Омской области ДОКЛАД О СОСТОЯНИИ И ОБ ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ В 2006 ГОДУ Омск 2007 1 УДК 502.7(571.13) ББК 20.1(2Р-4Ом) О 13 О 13 Доклад о состоянии и об охране окружающей среды Омской области в 2006 году / М-во промышл. политики, транспорта и связи Ом. обл. – Омск: ЗАО Манифест, 2007. – 288 с.: ил. + 3 отд. л. карт. [12 с.]. Редакционно-издательский совет: А. М. Луппов (председатель), А. А. ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ – МСХА имени К.А. ТИМИРЯЗЕВА _ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВОСПРОИЗВОДСТВА ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ И УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР Материалы Международной научно-практической конференции Москва Издательство РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева 2012 УДК 631.452 + 631.559 ББК 40.326 + 41.47 Т33 Теоретические и технологические основы ...»

«Российская академия наук Министерство образования и науки РФ Отделение биологических наук РАН Общество физиологов растений России Научный совет по физиологии растений и фотосинтезу РАН Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (ННГУ) Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН VII Съезд Общества физиологов растений России Физиология растений – фундаментальная основа экологии и инновационных биотехнологий и Международная научная школа Инновации в биологии для ...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное научное учреждение РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МЕЛИОРАЦИИ (ФГБНУ РосНИИПМ) ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ Сборник научных трудов Выпуск 50 Новочеркасск Геликон 2013 УДК 631.587 ББК 41.9 П 901 РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: В. Н. Щедрин (ответственный редактор), Г. Т. Балакай, Т. П. Андреева (секретарь). РЕЦЕНЗЕНТЫ: В. И. Ольгаренко – профессор кафедры Мелиорация зе ...»

«БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КУЛЬТУРЫ УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ ЗООПАРК УДМУРТИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ Пять лет зоопарку Удмуртии: реальность и перспективы Материалы Всероссийской научно-практической конференции Ижевск, 21-24 апреля ...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарская государственная сельскохозяйственная академия ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ: КАЧЕСТВО И БЕЗОПАСНОСТЬ СЫРЬЯ И ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ТОВАРОВ Сборник трудов Международной научно-практической конференции, посвященной 20-летию технологического факультета Самара 2014 УДК 664 ББК 36.8 С-23 С-23 Технология ...»

«УДК 639.1:574 Состояние среды обитания и фауна охотничьих животных Евразии. Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции Состояние среды обитания и фауна охотничьих животных России и I Международной научно-практической конференции Состояние среды обитания и фауна охотничьих животных Евразии, Москва 18-19 февраля 2010 г. / ФГОУ ВПО Российский государственный аграрный заочный университет, ФГОУ ВПО Иркутская сельскохозяйственная академия, Ассо- циация Росохотрыболовсоюз, Министерство ...»

«Федеральное агентство лесного хозяйства (Рослесхоз) Федеральное государственное учреждение Дальневосточный научно-исследовательский институт лесного хозяйства (ФГУ ДальНИИЛХ) ЛЕСА И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ Материалы Всероссийской конференции с международным участием Хабаровск, 4-6 октября 2011 г. FORESTS AND FORESTRY IN MODERN CONDITIONS Materials of International Conference Oct. 4-6, 2011 Far East Forest Research Institute Khabarovsk, Russia Хабаровск 2011 1 УДК 630х(571.6) ...»

«ГОДУ РОДНОЙ ЗЕМЛИ ПОСВЯЩАЕТСЯ 2   Национальная академия наук Беларуси Научно-практический центр НАН Беларуси по биоресурсам Институт экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича НАН Беларуси Earthwatch Institute (Europe) Материалы Международного научно-практического семинара Растительность болот: современные проблемы классификации, картографирования, использования и охраны Минск, Беларусь 30 сентября – 1 октября 2009 г. Минск Право и экономика 2009 3   УДК 581.526.33/.35:504.062.2 Р24 ...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики СЫКТЫВКАРСКИЙ ФИЛИАЛ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ СФЕРЫ СЕРВИСА В РЕГИОНЕ Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции молодых учных и студентов 25 апреля 2013 г. Сыктывкар, 2013 Печатается по решению Учного совета УДК 332.1 (063) Сыктывкарского филиала ФГБОУ ВПО СПбГУСЭ ББК 65.4 (протокол № 8 от 27.06.2013) П 78 Редакционная коллегия: Киросова ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И КАДРОВ Учреждение образования БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ХИМИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ Материалы Международной научно-практической конференции студентов и магистрантов, проведенной в рамках Международного форума студентов сельскохозяйственного, биологического и экологического профилей ХИМИЯ В СОДРУЖЕСТВЕ НАУК Горки, 15–17 мая ...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное научное учреждение РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МЕЛИОРАЦИИ (ФГНУ РосНИИПМ) ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ Сборник статей Выпуск 35 Новочеркасск 2006 УДК 631.587 ББК 41.9 П 78 РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: В.Н. Щедрин (ответственный редактор), Г.Т. Балакай, В.Я. Бочкарев, Ю.М. Косиченко, Т.П. Андреева (секретарь) РЕЦЕНЗЕНТЫ: В.И. Ольгаренко – заведующий кафедрой эксплуатации ГМС ...»

«ФГБОУ ВПО КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Международная научно-техническая интернет конференция АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ВЫРАЩИВАНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ПРУДОВОЙ РЫБЫ Материалы научной конференции 15-20 июня Краснодар 2012 г. FSBEI HPE KUBAN STATE TECHNOLOGICAL UNIVERSITY International scientific – technical internet conference ACTUAL PROBLEMS OF FARMING AND PROCESSING OF POND FISH Materials of scientific conference 15-20 of June Krasnodar 2012 y. УДК 664.95. + 641.6 + 639.3+ 639.2+ ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.И. ВАВИЛОВА СПЕЦИАЛИСТЫ АПК НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ Материалы V Всероссийской научно-практической конференции САРАТОВ 2011 УДК 378:001.891 ББК 4 Специалисты АПК нового поколения: Материалы V Всероссийской научно-практической конференции. / Под ред. И.Л. Воротникова. – ФГОУ ВПО Саратовский ГАУ, 2011. – ...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.