Цивилизация
Ученые из Института элементоорганических соединений РАН им. А.Н. Несмеянова и Института проблем химической физики РАН получили ряд новых водорастворимых производных фуллеренов, обладающих высокой активностью против вируса иммунодефицита человека. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Organic and Biomolecular Chemistry.
Вирусные инфекции составляют более 90% инфекционных патологий человека. Гепатит С, грипп, ВИЧ-инфекция, а также инфекции, вызванные вирусами простого герпеса и цитомегаловирусом человека, – широко распространенные заболевания, ежегодно приводящие к множествам смертей. Для предотвращения заражения этими инфекциями в настоящее время отсутствуют эффективные профилактические средства: например, вакцины против гриппа широко используются, однако их эффективность не всегда высока в связи с часто меняющимся набором циркулирующих штаммов. В качестве основы для новых препаратов для подавления ВИЧ ученые уже давно рассматривают возможность использования производных фуллеренов, в исследовании которых Россия занимает одно из ведущих мест в мире.
Фуллерены – это сравнительно новая модификация углерода, принципиально отличная от алмаза и графита, которые демонстрируют, соответственно, трехмерный и двумерный мотивы связывания атомов в решетке. Фуллерены с этой точки зрения считаются точечными структурами, в которых атомы углерода образуют замкнутые каркасные молекулы. К примеру, наиболее распространенным является C60 фуллерен, молекулы которого состоят из 60 атомов углерода и напоминают по форме футбольный мяч с 12 пятиугольными и 20 шестиугольными гранями.
Известно, что исследование биологической активности производных фуллеренов долгое время ограничивалось малой доступностью их водорастворимых соединений, имеющих однозначно установленный состав и строение.
«Молекулы фуллерена гидрофобны, и для того, чтобы обеспечить их растворение в воде или других полярных растворителях, необходимо присоединить несколько ионных функциональных групп. Подобного рода функционализацию фуллерена крайне сложно осуществить стандартными методами. Однако эту задачу можно сравнительно легко решить, если в качестве предшественника использовать не фуллерен, а его галогениды, например хлорфуллерен C60Cl6», – рассказал заведующий лабораторией кандидат химических наук Павел Трошин.
Ранее химики систематически изучили реакции хлорфуллерена C60Cl6 и разработали методы селективного синтеза соединений со связями C-C-, C-S, C-N и C-P между каркасом фуллерена и органическими соединениями. Полученные водорастворимые производные фуллеренов обладают противовирусными, противоопухолевыми и нейрозащитными свойствами. Как выяснилось, биологическое действие соединений сильно зависит от типа связи между углеродным каркасом и органическими соединениями.
В данной работе ученые сосредоточились на получении и исследовании принципиально новой группы соединений, в структуре которых органические добавки присоединены к углеродному каркасу связями C-O. Исследуя взаимодействие хлорфуллерена C60Cl6 со спиртами, химики обнаружили несколько новых реакций, позволяющих получать различные классы соединений с присоединенными фрагментами спиртов и гидроксикислот.
«Мы получили водорастворимое производное фуллерена с пятью остатками 3-гидроксопропановой кислоты, которое показало высокую ингибирующую активность по отношению к вирусу иммунодефицита человека. Полученные результаты открывают новые возможности для создания на основе фуллеренов противовирусных препаратов», – отметили авторы работы.
Работа была выполнена совместно с учеными из Католического университета Левена (Бельгия) и Федерального научно-исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации. Грантом РНФ руководил доктор химических наук Александр Перегудов.
