Конкурс научных работ 2015 года

Water soluble biocompatible vesicles based on polysaccharides
and oligosaccharides inclusion complexes for carotenoid delivery
Обзор в журнале Carbohydrate Polymers 128 (2015)

Н.Э. Поляков

Аннотация

В обзоре обобщены результаты исследований супрамолекулярных комплексов каротиноидов с водорастворимыми олигосахаридами и полисахаридами, проводимые как авторами обзора в рамках международного сотрудничества между лабораторией магнитных явлений ИХКиГ СО РАН и университетами США (Университет Алабамы и Университет Юты), так и в других исследовательских группах. Роль каротиноидов в живой природе многообразна, прежде всего, они известны как природные пигменты и антиоксиданты. В организме человека они выполняют защитную функцию (антиоксидантная защита, плюс фотопротекторы, защищающие сетчатку глаза от повреждающего действия ультрафиолета (лютеин и зеаксантин)) и регуляторную (их метаболиты регулируют функционирование многих систем в организме). Однако, широкое практическое применение каротиноидов, в частности в медицине, сильно ограничивается их нерастворимостью в воде, а также нестабильностью в присутствие света, кислорода и ионов металлов. Использование специальных средств доставки в форме комплексов включения с водорастворимыми олигосахаридами и полисахаридами позволило существенно продвинуться в решении этих проблем. В обзоре представлены экспериментальные материалы по способам получения комплексов включения, различным методам исследования их строения и реакционной способности. Мы сфокусировали своё внимание на трех системах доставки каротиноидов: циклические олигосахариды – циклодекстрины, полисахарид – арабиногалактан добываемый из древисины сибирской лиственницы, и тритерпеновый глюкозид – глицирризиновая кислота добываемая из корня солодки. В частности, показано, комплексообразование способно в десятки тысяч раз повысить водорастворимость каротиноидов. Экспериментально продемонстрировано повышение фотостабильности каротиноидов и их химической стойкости в комплексах с глицирризиновой кислотой и арабиногалактаном. Показано также, что комплексообразование позволяет регулировать антиоксидантную активность каротиноидов в широких пределах, как уменьшать ее, так и увеличивать в десятки раз. Интересное применение водорастворимые комплексы каротиноидов могут найти и в фотокатализе. С использованием современных методов стационарного и импульсного ЭПР было продемонстрировано усиление фотокаталитической активности наночастиц двуокиси титана в присутствие комплексов бета-каротина и кантаксантина с арабиногалактаном за счет уменьшения вероятности обратной рекомбинации образующейся под светом ион-радикальной пары. Данное свойство комплексов каротиноидов может быть использовано для получения новых фотокатализаторов повышенной эффективности, а также в медицине для фотодинамической терапии онкологических заболеваний.

5. Уровень полученных результатов в сравнении с мировым.

Коллектив авторов обзора находится в числе лидеров в области супрамолекулярной и радикальной химии каротиноидов. Представленные в обзоре работы авторов поддержаны грантами РФФИ 08-03-00372, CRDF RUC-7067-NO-12 и грантом U.S. Department of Energy, DE-FG02-86ER13465.

Результаты, вошедшие в публикацию докладывались на следующих конференциях:

1. Inclusion Complexes of Carotenoids with Glycyrrhizic Acid. A new approach to drug design. International Symposium “Advances in Science for Drug Discovery”, Moscow, 2005.
2. Supramolecular complexes of glycyrrhizin and biologically active molecules. IVth International Symposium "Design and Synthesis of Supramolecular Architectures", Kazan, 2006.
3. Photostability of supramolecular complexes of some drugs and vitamins. International Conference on Molecular/Nano-Photochemistry, Photocatalysis and Solar Energy (Solar‘08). Cairo, Egypt, 2008.
4. Supramolecular water-soluble complexes of carotenoids. Международная конференция «Органическая нанофотоника», июнь 2009, Санкт-Петербург.
5. Free radical processes in supramolecular complexes of carotenoids. Joint Russian-Austrian seminar, September 2009, Novosibirsk.
6. Electron transfer and free radical processes in supramolecular complexes of carotenoids. Международный симпозиум по спиновой химии, август 2009, Канада.
7. Water soluble carotenoid cojugates with oligo- and polysaccharides. Synergy of drug transport and efficacy. International symposium Nanotech 2010, June 2010, Anahaim, USA.
8. Application of NMR in Medical Research. XVII International Youth Scientific School, “Magnetic Resonance and Magnetic Phenomena in Chemical and Biological Physics” 2014, Novosibirsk, Russia.
9. Supramolecular chemistry of xanthophyll carotenoids. 17th International Carotenoid Symposium, 2014, Utah, USA.
10. Mechanochemical approaches to creation of drug delivery systems. 2-nd Russian Conference on Medicinal Chemistry. 2015, Novosibirsk, Russia.
11. Physicochemical approaches to the study of new drug delivery systems based on naturally occurring polysaccharides and oligosaccharides. 2-nd Russian Conference on Medicinal Chemistry. 2015, Novosibirsk, Russia.
12. Mechanochemical and physicochemical approaches to drug delivery. 2015 International Conference on Green Pharmaceuticals. Deqing, China, 2015

И другие.

Ссылка на обзор:
N.E. Polyakov, L.D. Kispert, Water soluble biocompatible vesicles based on polysaccharides and oligosaccharides inclusion complexes for carotenoid delivery. Carbohydrate Polymers 128 (2015) 207–219.