М.А. Яковлева1, В.Н. Горшенев2, А.Е. Донцов3, А.А. Ольхов4

1–4 ФГБУН Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Создание биокомпозитов на основе биоразлагаемых полимеров с лекарственными формами, антиоксидантами позволяет осуществлять их дозированное пролонгированное выделение при деструкции полимерной матрицы, что, в свою очередь, при применении в медицине может обеспечивать дозированную доставку лекарственных форм в область заболеваний. Меланин широко известен своими сильными антиоксидантными свойствами. Кроме того, его применяют как антимутагенное средство для профилактики генетических и онтогенетических последствий радиоактивного облучения.

Цель работы – разработка методов изготовления полимерных композиций с меланинами, обладающими антиоксидантной активностью, и исследование изменений свойств композитов в процессе их деструкции

Результаты. Показано, что природные антиоксиданты – меланины – образуют композиты с биодеградируемыми полимерами: полигидроксибутиратом (ПГБ), полилактидом (ПЛА) и поликапролактоном (ПКЛ), причем при биодеградации таких композитов освободившийся меланин не теряет своих антиоксидантных свойств.

Практическая значимость. Предложен подход к созданию полимерных биокомпозитов, содержащих биологически активные вещества, основанный на применении техники смешения компонентов в ультразвуковом поле и термостимулированного микроволнового нагрева.

Яковлева М.А., Горшенев В.Н., Донцов А.Е., Ольхов А.А. Модифицирование биоразлагаемых полимеров природными антиоксидантами // Технологии живых систем. 2022. T. 19. № 4. С. 52-59. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700997-202204-05

1. Наноструктуры в биомедицине / Под ред. К.Е. Гонсалвес, К.Р. Хальберштадт, К.Т. Лоренсин. М.: БИНОМ, Лаборатория знаний. 2015. 519 с.
2. Надеждин С.В., Бурда Ю.Е., Зубарева Е.В., Ботвин В.В., Покровская Л.А., Латыпов А.Д., Волковняк Н.Н., Гребцова Е.А., Беляева В.С. Ответная реакция живых систем при взаимодействии с остеокондуктивным материалом на основе наногидроксиапатита сополимеров лактида и гликолида // Технологии живых систем. 2018. Т. 15. № 2. С. 22–29.
3. Holland T.A., Mikos A.G. Review: Biodegradable Polymeric Scaffolds. Improvements in Bone Tissue Engineering through Controlled Drug Delivery // Adv. Biochem. Engin/Biotechnol. 2006. V. 102. P. 161–185. DOI: 10.1007/b137205
4. Штильман М.И. Полимеры медико-биологического назначения. М.: ИКЦ «Академкнига». 2006. 400 с.
5. Горшенев В.Н., Ольхов А.А., Яковлева М.А., Телешев А.Т., Акатов В.С. Биодеградируемый материал с включением цитостатика для замещения дефектов костной ткани. Актуальные вопросы биологической физики и химии. БФФХ-2017: Материалы XII международной научно-технической конференции, г. Севастополь, 2-6 октября 2017 г. Севастополь: Севастопольский гос. ун.-т. 2017. С. 402–404.
6. Горшенев В.Н. Смешение растворов биодеградируемых полимеров в условиях ультразвукового диспергирования и микроволнового СВЧ-нагрева // Химическая физика. 2019. Т. 38 (2). С. 71–75.
7. Горшенев В.Н. Способы формирования пористых кальций-фосфатных полимерных композитов // Химическая физика. 2019. Т. 38 (1). С. 1–8.
8. Бурлакова Е.Б. Особенности действия сверхмалых доз биологически активных веществ и физических факторов низкой интенсивности // Российский Химический Журнал. 1999. Т. XLIII (5). С. 3–11.
9. Блюменфельд Л.А. Понятие конструкции в биологической физике. К вопросу о механизме действия сверхмалых доз // Российский химический журнал. 1999. Т. XLIII (5). С.15-20.
10. Сб. материалов Международной конференции молодых ученых и VIII школы им. академика Н.М. Эмануэля "Окисление, окислительный стресс, антиоксиданты". Москва. 28–30 октября 2019 г.
11. Сб. материалов IV Всероссийской научной конференции с международным участием «Свободные радикалы, антиоксиданты и старение». г. Астрахань, Россия, 11–12 Ноября 2021 г.
12. Оксенгендлер Г.И. Яды и противоядие. Л.: Наука. 1982. С. 192.
13. Falalyeyeva M., Tsyryuk O.I., Chyizhanska N.V., Zharova V.P. The influence of melanin isolated from antarctic yeasts on cortisol blood level of rats in conditions of stress action // Ukrainian Antarctic Journal. 2009. V. 8. P. 391–394.
14. Mossé I.B., Kostrova L.N., Dubovik B.V., Plotnokova S.I., Molofeĭ V.P. Effect of melanin on mutagenic activity of chronic irradiation and adaptive response in mice // Radiats. Biol. Radioecol. 1999. V. 39 (2–3). P. 329–333.
15. Aung P.P., Mutyambizi K.K., Danialan R., Doina I., Prieto V.G. Differential diagnosis of heavily pigmented melanocytic lesions: challenges and diagnostic approach // J. Clin. Pathol. 2015. V. 68(12). P. 963–970.
16. Ushakova N., Dontsov A., Sakina N., Bastrakov A., Ostrovsky M. Antioxidative Properties of Melanins and Ommochromes from Black Soldier Fly Hermetia illucens // Biomolecules. 2019. V. 9 (9). P. 408–408.
17. Коротеев М.П., Поздеев А.О., Коротеев А.М., Казиев Г.З., Телешев А.Т., Офицеров Е.Н. Химическая модификация дигидро-кверцетина (таксифолина) и биологическая активность его производных // Бутлеровские сообщения. 2014. Т. 39 (10). С. 94–120.
18. Porebska-Budny M., Sakina N.L., Stepien K.B., Dontsov A.E., Wilczok T. Antioxidative activity of synthetic melanins. Cardiolipin liposome model // Biochim. Biophys. Acta. 1992. V. 1116. P. 11–16. DOI: 10.1016/0304-4165(92)90121-a
19. Теселкин Ю.О., Бабенкова И.В., Любицкий О.Б., Клебанов Г.И., Владимиров Ю.А. Измерение антиоксидантной активности плазмы крови в системе гемоглобин – пероксид водорода – люминол // Вопросы медицинской химии. 1997. Т. 43. С. 87–92.