Русский
English
简体中文
Лаборатория химии неплоских аналогов порфиринов
Руководитель: доктор химических наук, профессор Березин Дмитрий Борисович
По научной тематике лаборатории работают 3 аспиранта и более 10 студентов.
Основные направления исследований
1. Химия порфириноподобных макрогетероциклов и материалы для медицины и катализа на их основе - синтез и спектральная идентификация корролов и других порфириноидов;
- межчастичные взаимодействия порфириноидов в растворе и твердой фазе;
- слабые кислотно-основные взаимодействия тетрапирролов с электронодонорами;
- комплексообразование и типы устойчивости металлопорфириноидов;
- тонкопленочные материалы на основе порфириноидов;
- электрокатализ восстановления металлопорфириноидами молекулярного кислорода;
- фотоцитотоксичность порфириноидов с гидрофильными группами.
2. Тетрапиррольные сенсибилизаторы для антибактериальной фотодинамической терапии (АФДТ): синтез, физикохимия, биотестирование
- синтез потенциальных фотосенсибилизаторов (ФС) 1-3 поколений для АФДТ;
- спектрально-люминесцентные характеристики ФС, генерация активных форм кислорода;
- оценка гидрофильности и межфазное распределение ФС;
- агрегационные характеристики фотосенсибилизаторов и их взаимодействие с носителями, разработка лекарственных форм и средств доставки ФС;
- темновая токсичность ФС in vitro;
- фототоксичность ФС в отношении онко-клеток in vitro;
- интеркаляция катионных ФС в структуру ДНК;
- антимикробная ФДТ в отношении антибиотикорезистентных штаммов.
Методы исследования
органический синтез, оптическая (поглощение, испускание, рассеяние) и резонансная (ЯМР) спектроскопия, масс-спектрометрия, термический анализ (ТГ, ДСК, калориметрия), электрохимия (вольт-амперометрия, кондуктометрия), расчет кинетических и термодинамических параметров химических реакций и процессов, квантовохимические расчеты (DFT, NBO-анализ), рентгеноспектральный анализ, электронная микроскопия, методы растворимости и межфазного распределения, методы цитологии и микробиологии.
Основные результаты
Теоретическая значимость
- На основе концепции макроциклического эффекта проанализированы возможные направления химической модификации молекул порфиринов (Н2Р) и их аналогов для целевого изменения светопоглощающей способности и других физико-химических свойств молекул.
- Изучено агрегационное поведение фотосенсибилизаторов (ФС) хлоринового, фталоцианинового и коррольного типа в воде, водных растворах тушителей флуоресценции, а также в присутствии биосовместимых полимерных и мицеллярных поверхностно-активных веществ, установлен ряд дезагрегирующей способности ПАВ.
- Изучены закономерности реакции металлообмена для управления ее скоростью с целью создания оптимальных условий синтеза металлопорфиринов.
Практическая значимость
- Разработаны алгоритмы целевого синтеза гидрофильных фотосенсибилизаторов (ФС) на основе дейтеропорфирина IX, хлорина е6 и коррола для антимикробной фотодинамической терапии (АФДТ), ключевыми характеристиками которых являются высокий квантовый выход синглетного кислорода, оптимальное соотношение гидрофильности и гидрофобности, селективный транспорт в клетки-мишени и высокая проницаемость клеточных мембран, а также эффективное антибактериальное и антифунгицидное действие как in vitro, так и in vivo.
- Предложены новые электрокатализаторы для низкотемпературных химических источников тока на основе металлокомплексов корролов и N-замещенных металлопорфириноидов. Изучены физико-химические характеристики молекул и электродных материалов на их основе, включая параметры нанотекстуры катализаторов. Получены тонкопленочные наноматериалы на основе корролов и хлоринов, обладающие фотохимической и электрокаталитической активностью.
За период 2009-2019 гг. опубликовано более 50 статей, среди которых:
- D.B. Berezin, D.R. Karimov // Macroheterocycles. 2009. V. 2. N 1. P. 42-51.
- M.I. Bazanov, N.M. Berezina, D.R. Karimov, D.B. Berezin // Russ. J. Electrochem. 2012. V. 48. N 9. P. 905-910.
- A.V. Kustov, D.V. Belykh, N.L. Smirnova, I.S. Khudyaeva, D.B. Berezin // J. Chem. Thermodyn. 2017. Vol. 115. P. 302-306.
- A.V. Kustov, D.V. Belykh, N.L. Smirnova, E.A. Venediktov, T.V. Kudayarova, S.O. Kruchin, D.B. Berezin // Dyes and pigments. 2018. V. 149. P. 553-559.
- D.B. Berezin, A.V. Kustov, M.A. Krestyaninov, D.V. Batov, N.V. Kukushkina, O.V. Shukhto // J. Molec. Liquids. 2019. V. 283. P. 532-536.
Получено 2 патента на изобретение и 1 положительное решение к выдаче патента
Защищены 2 диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук: Каримов Д.Р. (2011), Ву Тхи Тхао (2016).
Научное сотрудничество
- Университет им. Федерико II (Неаполь, Италия)
- Институт химии Коми НЦ УрО РАН (Сыктывкар)
- Институт химии растворов им. Г.А. Крестова РАН (Иваново)
- Ивановская государственная медицинская академия