Рубрика: Научные публикации ФИЦ ПХФ и МХ РАН

Энергетический сектор сегодня играет ключевую роль в решении глобальных и критических экологических задач, лидируя в инновациях и разработке новых энергетических технологий. Одним из многообещающих направлений являются исследования в области фильтрационного сжигания, которые активно проводятся на протяжении последних десятилетий. Эта технология демонстрирует свою техническую осуществимость для решения насущных энергетических и экологических проблем.

Одной из интереснейших областей является частичное окисление метана (CH4) в супердиабатических режимах с использованием реакторов с обратным потоком в пористых средах (РППС). Концепция таких реакторов существует уже несколько десятилетий и представляет собой устройства, изготовленные из инертного пористого материала с двумя входами и выходами. Благодаря высокой теплоемкости пористой матрицы они могут аккумулировать тепло, вырабатываемое в ходе экзотермических реакций, что позволяет использовать его для предварительного подогрева реагентов перед сгоранием.

Принцип работы этих реакторов основан на циклической смене подачи реактивов и вывода продуктов, что позволяет гибко управлять позицией зоны реакции в различных стехиометрических условиях и направлением потока. Это позволяет осуществлять рециркуляцию тепла, которая значительно превышает тепло, возвращаемое в реакторах с единым потоком, что, в свою очередь, ведет к увеличению уровня избытка энергии в системе. После реакции сгорания максимальная температура образующихся газов продолжает увеличиваться по мере их выхода, смещая область максимальных температур.

Совсем недавно исследования по этой технологии получили новый импульс благодаря многоразовым впрысковым конфигурациям, что открывает двери для разработки новых подходов в области теплообеспечения, производства синтетического газа из газификации различных видов топлива и конверсии газообразных топлив.

В ходе текущего исследования проводились эксперименты, направленные на изучение влияния пара и углекислого газа (CO2) на фильтрационное сгорание метана в реверсивном реакторе с пористой средой. Важной задачей было исследовать новые технологии производства энергии, особенно в свете того, что современная энергетика в значительной мере зависит от ископаемых видов топлива. Это обуславливает необходимость углубленного анализа процесса фильтрационного сгорания в установках РППС.

В результате эксперимента был проведен анализ тепловых профилей, выхода водорода и угарного газа, а также были оценены несколько конфигураций впрыска.

В исследовании принимал участие Е. Салганский  – Лаборатория горения в высокоскоростных потоках ФИЦ ПХФ  и МХ РАН в содружестве ученых из чилийского технического университета:

Факультет машиностроения и Кафедра химической и экологической инженерии из Технического университета Федерико Санта-Мария, Чили

Fierro M., Arriagada A., Araneda H., Rosas J., Subiabre G., Salgansky E. Toledo M. //Experimental investigation of steam and carbon dioxide influence on methane filtration combustion in a reversal flow porous media reactor // International Journal of Hydrogen Energy, v. 82, p. 134 – 142, 11 September 2024, Q1, IF=8.1

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.07.363

Современная квантовая физика открывает новые горизонты в понимании и использовании молекулярных систем, включая молекулярные электронные спиновые кубиты. Эти кубиты, обладая уникальными свойствами, открывают перспективы для разработки квантовых вычислительных технологий и квантовой информации. В последнее время исследователи сосредоточили внимание на создании и оценке различных химических соединений с ненулевым спином, что расширяет возможности кубитных систем.

В данном контексте особенно важной является задача их характеризации, которая позволяет точно измерить параметры, необходимые для дальнейшего применения в квантовых технологиях. В настоящем письменном сообщении мы представляем простой, но эффективный метод характеризации таких кубитов, который сочетает в себе высокую точность и доступность.

Метод, который был предложен исследователями, основан на вычислении значения π с использованием однокубитного протокола. Этот протокол подразумевает получение и обработку осцилляций Раби — явления, при котором электронный спин кубита взаимодействует с внешним магнитным полем, что приводит к осцилляциям его состояния. Особенностью данного подхода является использование модельной системы тритильного радикала с электронным спином S = 1/2, что позволяет добиться значительной точности измерений.

Для реализации данного метода использовался импульсный электронный парамагнитный резонансный спектрометр, что обеспечило надежные данные для анализа. В ходе эксперимента было получено значение π с точностью до двух знаков после запятой, что свидетельствует о высоком качестве метода. Был также проведен детальный анализ статистических и систематических ошибок, что позволило ученым оценить надежность полученных результатов и возможные ограничения предлагаемого подхода.

Таким образом, представленный метод характеризации молекулярных электронных спиновых кубитов открывает новые возможности для исследования и применения подобных систем в области квантовых технологий. Высокая точность измерений и простота протокола делают его доступным для исследований в различных химических соединениях с ненулевым спином. Можно с уверенностью предположить, что данный подход будет способствовать дальнейшему развитию квантовых вычислений и расширению границ нашей науки на уровне молекул, открывая новые горизонты для создания инновационных технологий в будущем.

Исследование проведено коллективом авторов ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Георгий Бочкин и Эдуард Фельдман – Лаборатория спиновой динамики и спинового компьютинга

при участии ученых из других центров исследований:

• Международный томографический центр СО РАН, Новосибирск, РФ
• Новосибирский государственный университет, РФ

Borodulina, A.V., Melnikov, A.R., Bochkin, G.A., Fedin, M.V., Fel’dman, E.B., Veber S.L. //Calculation of π Using a Molecular Electron Spin Qubit Implemented by Pulsed Electron Paramagnetic Resonance. //Journal of Physical Chemistry Letters, v.15, p.8026- 8031, Aug. 2024 Q1, IF=5.3

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.4c01782

Перовскитные солнечные батареи (ПСБ) – это инновационный тип устройств для преобразования солнечного света в электрическую энергию. За последнее десятилетие эффективность преобразования света в однослойных ПСБ значительно возросла, достигая на сегодняшний день 26,1%. Этот прогресс связан с уникальными свойствами органо-неорганических гибридных материалов с перовскитоподобной структурой и возможностью их настройки.

Тем не менее, основным недостатком, препятствующим коммерческой реализации ПСБ, остается их низкая эксплуатационная стабильность. Исследователи активно ищут способы повысить срок службы перовскитных солнечных элементов, сохраняя наряду с этим высокий к.п.д. Ведутся разработки новых функциональных слоев для устройств, в частности, большое внимание уделяется синтезу новых дырочно-транспортных материалов (ДТМ).

“Мы синтезировали несколько новых материалов, содержащих различные донорные и акцепторные структурные блоки как трифениламин, бензодитиофен, дифторбензол, пиридин и некоторые другие, и испытали их в качестве ДТМ в перовскитных солнечных батареях,” – рассказывает старший научный сотрудник Илья Кузнецов. “Включение триизопропилсилильной боковой группы в состав отдельных блоков малых молекул и полимеров обеспечило нашим материалам уникальные структурные свойства и повышенные зарядово-транспортные характеристики. Мы обнаружили, что «насыщение» молекулы/макромолекулы (i-Pr)₃Si-группами позволяет повысить их кристалличность, что важно для эффективного транспорта носителей зарядов. Тонкие пленки на основе таких материалов отличаются улучшенной текстурой и морфологией, способствующими эффективной экстракции дырок из фотоактивного перовскитного слоя и снижению энергетических потерь при переносе зарядов через интерфейс.”

На этапе исследования характеристик лабораторных макетов ПСБ было показано, что трифениламинсодержащие ДТМ позволяют достичь более высоких напряжений холостого хода по сравнению с V_OC ячеек с широкоиспользуемым эталонным ДТМ – РТАА. В тоже время устройства, включающие пленки ДТМ на основе триизопропилсилилзамещенных производных бензодитиофена, отличаются повышенной плотностью токов короткого замыкания и факторами заполнения по сравнению с референсными ячейками. Максимальных эффективностей преобразования света – 19,1% удалось добиться с использованием в качестве ДТМ сопряженного полимера PBPh-ff. Это стало возможным благодаря положительному эффекту от (i-Pr)₃Si заместителей в совокупности с жесткой, планарной структурой полимера реализуемой за счет нековалентных внутримолекулярных взаимодействий между тиофеновыми и дифторбензольными звеньями.

В заключении авторы исследования отмечают, что устройства на основе впервые разработанных ДТМ продемонстрировали хорошую стабильность в инертной атмосфере и в реальных условиях. Для отдельных ячеек продемонстрирована стабильная работа на протяжении более чем 500 часов с относительными потерями к.п.д. 15-25%.

Работы выполнены коллективом авторов ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Александра Живчикова, Заморецков Давлад, Илья Кузнецов, Сидельцев Максим, Иван Конушкин, Михаил Терещенко, Денис Анохин, Алексей Пирязев, Диана Сагдуллина, Дмитрий Иванов, Евгения Перепелицина, Дмитрий Черняев и Александр Аккуратов – лаборатория фоточувствительных и электроактивных материалов, коллегами других отделов ФИЦ –  Михаил Гапанович – Группа полупроводниковых и композиционных материалов и Наталья Никитенко – Лаборатория комплексных катализаторов

а также при участии ученых из других центров исследований: 

• Московский центр перспективных исследований, Москва, Россия
• Центр фотоники и двумерных материалов, Московский физико-технический институт, Долгопрудный, РФ
• Сколковский институт науки и технологий, Москва, РФ
• Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, РФ
• Центр исследований новых технологий, XPANCEO, Дубай, Объединенные Арабские Эмираты
• Лаборатория современных функциональных материалов, Ереванский государственный университет, Ереван, Армения

I. V. Martynov, A. N. Zhivchikova, M. D. Tereshchenko, I. E. Kuznetsov, S. Baryshev, V. S. Volkov, M. M. Tepliakova, A. V. Akkuratov, A. V. Arsenin. Conjugated Small Molecules Based on Alkylsilyl-Modified Triphenylamine: A Promising Hole Transport Materials in Perovskite Photovoltaics. Sust. Energ. Fuels,2024, 8, 3704.  Q-1, IF: 5.0
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/se/d4se00521j  

D. S. Zamoretskov, A. N. Zhivchikova, I. E. Kuznetsov, M. M. Tepliakova, N.G. Nikitenko, I. A. Konushkin, M. V. Gapanovich, D. A. Chernyayev, E.O. Perepelitsina, D. K. Sagdullina, A.V.Akkuratov. Improving photovoltaic performance of perovskite solar cells through the molecular design of donor-acceptor polymeric hole-transport materials. 2024, J. Mater. Chem. C, Q-1, IF: 5.7 https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/tc/d4tc02686a/unauth

M. E. Sideltsev, A. N. Zhivchikova, I. E. Kuznetsov, D. K. Sagdullina, M. M. Tepliakova, A. A. Piryazev, D. V. Anokhin, M. S. Maksimovich, N. G. Nikitenko, D. A. Ivanov, A. V. Akkuratov. Alkylsilyl-Substituted Benzodithiophene-Based Small Molecules as Promising Hole-Transport Materials for Perovskite Solar Cells. Sust. Energ. Fuels, 2024, 8, 2437-2445.  Q-1, IF: 5.0 https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/se/d3se01617j

В последние десятилетия полимерные наночастицы (ПНЧ) стали признанными в биомедицинской области благодаря своей эффективности в доставке лекарственных препаратов. Ключевым фактором их применения является реакция на внешние условия, такие как температура и pH. Разветвленные сополимеры на основе N-винилпирролидона и акриловой кислоты обладают этой способностью, что делает гидрофильные наночастицы с полиакриловой кислотой подходящими для доставки определённых препаратов.

В ходе исследования была изучена способность полимерных наночастиц проникать в клетки, для чего использовался тетрафенилпорфиринат цинка, созданный в водорастворимых структурах сополимеров VP-TEGDM. Эти наночастицы размером 50-100 нм имеют яркую флуоресценцию и низкую токсичность, что позволяет им успешно проникать в клетки Vero и HeLa. Также разработаны наночастицы с гидродинамическим радиусом 20-100 нм на основе метилфеофорбида а (MPP), демонстрирующие хорошие фотофизические свойства для фотодинамической терапии (ФДТ).

В данной работе методом радикальной сополимеризации в этаноле синтезированы новые терполимеры N-винилпирролидона с акриловой кислотой и триэтиленгликольдиметакрилатом различного молярного состава, с абсолютной молекулярной массой от 30 до 500 кДа и гидродинамическим радиусом менее 100 нм, которые малотоксичны для неопухолевых (Vero, FetMSC) и опухолевых (HeLa) клеток. Терполимер ВП-АА-ТЕГДМ, полученный при молярном соотношении сомономеров 98:2:5 и обогащенный диметакрилатом, характеризуется высокой степенью разветвленности и обратимо реагирует на повышение температуры выше 40 °С. На их основе были разработаны полимерные композиции гидрофобного флуоресцентного красителя метилфеофорбида а (МФП). При растворении в водных средах они образуют полимерные наночастицы, нагруженные примерно 1,5–3% красителя. Это позволяет использовать флуоресцентную микроскопию для изучения их проникновения и накопления в клетках.

Таким образом, полученные терполимеры можно использовать в биомедицинских приложениях для доставки биологически активных соединений. Инкапсулированные МФП в терполимерах представляют собой перспективные фотосенсибилизаторы для фотодинамической терапии и флуоресцентной диагностики. Данное исследование открывает новые горизонты в области наномедицины, подчеркивая потенциал ПНЧ для целенаправленной доставки лекарств и повышения эффективности терапии различных заболеваний.

Исследование проведено коллективом авторов ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Светлана Курмаз, Евгения Перепелицина – Лаборатория радикальной полимеризации, Роман Комендант – Лаборатория полимерных резистов, Владимир Курмаз – Лаборатория лазерной электрохимии, Нина Емельянова – Лаборатория структурной химии, Филатова Наталья, Вера Амозова, Анастасия Балакина и Алексей Терентьев – Лаборатория молекулярной биологии

при участии ученых из других центров исследований:
Институт проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов Российской академии наук, Черноголовка, Россия

Kurmaz S.V., Komendant R.I., Perepelitsina E.O., Kurmaz V.A., Khodos I.I., Emelyanova N.S., Filatova N.V., Amozova V.I., Balakina A.A., Terentyev A.A. // New Amphiphilic Terpolymers of N-Vinylpyrrolidone with Acrylic Acid and Triethylene Glycol Dimethacrylate as Promising Drug Delivery: Design, Synthesis and Biological Properties In Vitro. // International Journal of Molecular Sciences, v.25, N.15, p.8422, 1 Aug 2024 Q1, IF=4,9

https://www.mdpi.com/1422-0067/25/15/8422

Разработка многофункциональных материалов стала одной из центральных задач современной науки. Эти материалы, обладающие способностью выполнять несколько функций одновременно, находят всё более широкий круг применения в таких областях, как медицина, электроника, биотехнологии и многих других.

Современные проводящие материалы создаются на основе окисленных или восстановленных органических и металлоорганических молекул. Их уникальные свойства позволяют им демонстрировать полупроводниковое поведение, металлическую проводимость, а в некоторых случаях даже сверхпроводимость. Одновременно активно развивается направление, связанное с молекулярными магнитами, где наблюдается быстрый прогресс. Исследования охватывают спектр от соединений с трёхмерным магнитным упорядочением спинов до одноионных магнитов (SIM). Эти последние были успешно представлены в течение последних трёх десятилетий и обладают уникальным свойством медленной магнитной релаксации намагниченности при температурах ниже блокировочной, что делает их перспективными для использования в устройствах памяти высокой плотности.

Особый интерес представляют магнитные материалы на основе лантаноидов, которые демонстрируют высокие спин-обратимые барьеры и длительные времена релаксации. Сегодня максимальная температура блокировки зафиксирована для SIM, основанных на диспрозии и содержащих замещённые циклопентадиенильные лиганды.

Сочетание проводимости и магнитных свойств представляет собой увлекательную задачу для ученых, так как эти две характеристики могут взаимодействовать друг с другом в рамках одного соединения. Это явление, известное как гигантское магнитосопротивление, наблюдается в молекулярных проводниках, где магнитное поле оказывает влияние на проводимость. Такого рода эффекты вызывают особый интерес у исследователей в области спинтроники.

Несколько успешных попыток объединить эти свойства уже были предприняты. Например, окисленный бис(этилендитио)тетратиафульвален (BEDT-TTF) и бис(этилендиокси)тетратиафульвален (BEDO-TTF), а также соединение M(dmit)₂ (где dmit представляет собой 4,5-димеркапто-1,3-дитиол-2-дитион), были сокристаллизованы с одноионными магнитами, содержащими ионы Re⁴⁺, Mn²⁺/³⁺ и Co²⁺. В определённых случаях полученные соединения показывали металлическую проводимость и магнитные свойства SIM при низких температурах.

Лантаноидные SIM также представляют интерес для исследования в сочетании с окисленными или восстановленными органическими молекулами, которые могут демонстрировать проводимость. Например, ранее проводились исследования на сочетание BEDT-TTF с различными хлоридами Ho, Dy и Tb, хотя свойства SIM у этих полупроводников не были выявлены. Также ученые использовали электрокристаллизацию для соединения магнитных цепей Dy³⁺ и BEDT-TTF с целью получения полупроводниковых SIM. Похожие полупроводниковые SIM были получены с 7,7,8,8-тетрациано-п-хинодиметаном (TCNQ), координированным с Dy³⁺.

Интересный пример проводящего SIM был предложен исследователем Като и его командой. Они изучили частично окисленный двухпалубный комплекс Dy³⁺Pc₂ (где Pc — это фталоцианин), который продемонстрировал металлический тип проводимости при комнатной температуре и полупроводниковые свойства при более низких температурах, вероятно, из-за 1D-нестабильности.

В результате недавно проведенного исследования был представлен новый синтетический подход к созданию соединений. Ученым удалось синтезировать окисленный тетраселенатетрацен с трехвалентным диспрозием, поскольку он может проявлять свойства SIM. В результате получилось выделить качественные монокристаллы с составом {TSeT₁.₅}●⁺[Dy³⁺(hfac)₄]⁻.

Таким образом, данное исследование открывает новые горизонты для понимания и изучения многофункциональных материалов, сочетая проводимость и магнитные свойства в одном соединении.

Исследование проведено коллективом авторов ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Александра Флакина, Дмитрий Назаров, Максим Фараонов, Дмитрий Конарев – Лаборатория перспективных полифункциональных материалов, при участии ученых из других центров исследований:

• Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук, Москва, Россия
• Институт физики твердого тела РАН, Черноголовка, Россия
• Химический факультет, Высшая школа наук, Киотский университет, Сакё-ку, Киото, Япония

Flakina A.M., Nazarov D.I., Faraonov M.A., Yakushev I.A., Kuzmin A.V., Khasanov S.S., Zverev V.N., Otsuka A., Yamochi H., Kitagawa H., Konarev D.V. // Single-Ion Magnetism of the [DyIII(hfac)4]− Anions in the Crystalline Semiconductor {TSeT1.5}●+[DyIII(hfac)4]−Containing Weakly Dimerized Stacks of Tetraselenatetracene. // International Journal of Molecular Sciences, v.25, N.15, p.8068, 24 July 2024 Q1, IF=4,9

DOI: https://www.mdpi.com/1422-0067/25/15/8068

Будущие полеты человека на Луну и на Марс остро ставят вопрос о воздействии на организм космического излучения, от которого и мы, и космонавты на околоземной орбите защищены магнитным полем Земли. Не так давно вышла статья российских ученых, которая показала, что кратковременное воздействие космического излучения увеличивает количество белков, поддерживающих жизнеобеспечение нейронов в сенсомоторной коре мозга крыс — зоне, отвечающей за контроль движений. Более того, оно стимулирует развитие нейронов и влияет на центральную нервную систему, делая испытуемых животных на 56% более активными и стимулируя у них исследовательское поведение.

Новая работа той же группы из НМИЦ психиатрии и наркологии имени В. П. Сербского совместно с ФИЦ ПХФ и МХ РАН (Институт физиологически активных веществ) продолжила изучать воздействие излучения на мозг крыс и поставила в центр внимания влияние ионизирующего излучения на нейроны в участке прилежащего ядра и зоне стриатума, отвечающего за дофаминовую нейротрансмиссию. Результаты исследования опубликованы в журнале Life Sciences in Space Research.

Авторы исследования взяли две группы крыс, семь из которых подвергли воздействию излучения, имитирующего космическое (комбинирование воздействие гамма-лучей из цезия-137 и пучка ядер углерода-12 на ускорителе в Протвино), а семь остались контрольной группой. Оказалось, что кратковременное воздействие «космического» излучения приводит к гиперактивности и усилении адаптации, но частично несет повреждения тканей головного мозга, одновременно запуская процессы регенерации нейронов/аксонов.

Как полагают ученые, одним из звеньев молекулярного механизма, обеспечивающего повышенную активность крыс, может быть повышение концентрации холина и снижение концентрации 5-гидроксииндолуксусной кислоты в зоне прилежащего ядра.

Более того, привыкание в определенной степени можно рассматривать как благотворное влияние на функции центральной нервной системы облученных крыс. С другой стороны, авторы наблюдали увеличение экспрессии альфа-синуклеина, причастного к модуляции синаптической функции и пластичности, а также снижение содержания синтаксина 1A, вовлеченного в механизмы слияния синаптических везикул с пресинаптической плазматической мембраной в дорсальном стриатуме.

«Таким образом, мы снова видим, что воздействие космического излучения на мозг – это палка о двух концах – с одной стороны, мы видим, что повреждается полосатое тело, с другой – это же воздействие запускает регенерацию аксонов и приводит к повышенной активности и адаптивности животных, при этом, судя по всему – не патологической», – резюмирует один из авторов работы, научный сотрудник, руководитель группы моделирования протеинопатий Института физиологически активных веществ РАН, обособленного подразделения ФИЦ ПХФ и МХ РАН, Кирилл Чапров.

Пресс служба ФИЦ ПХФ и МХ РАН

интернет-журнал “Нейроновости”

Исследование выполнено коллективом авторов:

• Виктор С. Кохан – Национальный медицинский исследовательский центр психиатрии и наркологии им. В.П. Сербского, Москва, Россия
• Кирилл Чапров – Институт физиологически активных соединений Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН, Черноголовка, Россия
• Денис А. Абаимов – Научный центр неврологии, Москва, Россия
• Максим С. Нестеров – Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства России, пос. Светлые Горы, Россия
• Владимир А. Пикалов – Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова НИЦ «Курчатовский институт», Протвино, Россия

Viktor S. Kokhan, Kirill Chaprov, Denis A. Abaimov, Maxim S. Nesterov, Vladimir A. Pikalov // Combined irradiation by gamma-rays and carbon-12 nuclei caused hyperlocomotion and change in striatal metabolism of rats // Life Sciences in Space Research, 12/08/2024 IF=2.9

https://doi.org/10.1016/j.lssr.2024.08.005

Современные исследования в области композитных материалов открывают новые горизонты для разработки высокоэффективных систем с уникальными функциональными свойствами. Одним из многообещающих направлений является создание гибридных материалов на основе оксида графена (ОГ), которые могут значительно улучшить характеристики спин-переменных комплексов, используемых в нанотехнологиях и электронике.

«Гибридные 2D материалы слоистой структуры с интеркалантами различной природы представляют собой интересный вызов для современной науки о материалах, так как они могут использоваться в качестве логических элементов для современной электроники и спинтроники. Комбинируя уникальные свойства графеновых структур и молекул-интеркалантов, мы можем ожидать появления новых магнито-электронных эффектов», – рассказал один из участников исследования к.х.н. Лобач Анатолий.

В данном исследовании ученые сосредоточились на синтезе гибридных пленочных материалов, которые образуются в процессе самосборки посредством нековалентных взаимодействий между нанолистами ОГ с тетраэтиламмонийной солью анионного спин-переменного комплекса [Fe^III(5Cl-thsa)₂]⁻ (5Cl-thsa – тиосемикарбазон 5-хлорсалицилальдегида) (1). Эти процессы приводят к внедрению молекул соли в межслоевое пространство нанолистов оксида графена, создавая новые функциональные материалы.

Как отметил к.х.н Благов Максим: «Свойства наших гибридных материалов в данной комбинации исследуются впервые, и мы надеемся, что они смогут продемонстрировать улучшенные магнитные характеристики в результате синергизма свойств спин-переменных комплексов железа(III) и ОГ.»

Предварительные данные показывают, что перспектива применения данных гибридных пленочных материалов может привести к увеличению срока использования и повышению энергоэффективности логических устройств для электроники нового поколения. Важно отметить, что до начала данного исследования в научной литературе было всего несколько упоминаний о методах ex situ получения спин-переменных нанокомпозитов на основе оксида графена. Эти результаты могут заложить основу для дальнейших исследований в этой области.

В статье описывается синтез гибридных композитных пленочных материалов, сформированных в процессе самосборки посредством нековалентных взаимодействий нанолистов ОГ с солью [Et₄N][Fe^III(5Cl-thsa)₂] (1), Получены пленки гибридного композитного материала ОГ-1 размером ~2 см в диаметре, толщиной ~45 мкм и содержанием 22 % вес. соли 1. Сравнение магнитных свойств соли 1 и пленки гибридного материала ОГ–1 продемонстрировало влияние матрицы нанолистов ОГ на долю молекул интеркаланта, испытывающих термоиндуцированный обратимый спиновый переход в диапазоне температур 200–230 К равную Δγ_ВС=75% и сдвиг температуры полуперехода в высокотемпературную область за счет псевдо-давления на спин-переменный комплекс Fe(III) в межслоевом пространстве нанолистов ОГ. DFT расчетами показана важная роль органического катиона [Et₄N]⁺ в процессе адсорбции спин-переменного аниона [Fe^III(5Cl-thsa)₂]⁻ на поверхности нанолистов ОГ.

Данное исследование проведено коллективом авторов ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Спицына Наталья, Благов Максим – Лаборатория молекулярных проводников и магнетиков Лобач Анатолий – Лаборатория перспективных полифункциональных материалов Дремова Надежда – Лаборатория физико-химических исследований Дмитриев Алексей, Жидков Михаил – Лаборатория физических методов исследования функциональных материалов

при участии: Институт физики твердого тела РАН, Черноголовка.

Nataliya G. Spitsyna, Anatoly S. Lobach, Maxim A. Blagov, Nadezhda N. Dremova, Alexei I. Dmitriev, Mikhail V. Zhidkov and Sergei V. Simonov // Creation of spin switching in graphene oxide-based hybrid film materials with an anionic Fe(iii) 5Cl-salicyaldehyde–thiosemicarbazone complex† // Dalton Transactions 2024, 53,13478-13490.    Q-1, IF=3.5

DOI: https://doi.org/10.1039/D4DT01593B

Дайджест №15 (август 2024)

Подготовлено Отделом информации ИФАВ РАН

1. Эффективность софпирония бромида у пациентов с первичным подмышечным гипергидрозом, у которых наблюдался остаточный или рецидивирующий подмышечный запах после операции по поводу подмышечного осмидроза

Effectiveness of Sofpironium Bromide in Patients with Primary Axillary Hyperhidrosis Who Experienced Residual or Recurrence of Axillary Odor after Surgery for Axillary Osmidrosis
Masanobu Sakisaka et al.
Journal of Plastic and Reconstructive Surgery 2025

Гипергидроз – это хроническое заболевание кожи, характеризующееся чрезмерным потоотделением. Избыточное потоотделение может быть как реакцией на внешние раздражители, так и следствием болезни. Гипергидроз характеризуется аномально повышенным потоотделением, превышающим необходимое для регуляции температуры тела. Непропорциональное потоотделение оказывает существенное влияние на качество жизни, включая производительность труда, повседневную деятельность, эмоциональное благополучие и личные отношения. Это третье по значимости дерматологическое заболевание после акне и атопического дерматита. Первичный гипергидроз вызван ошибочными нервными сигналами, вызывающими повышенную активность потовых желез и обычно поражает ладони, подошвы, подмышки и иногда лицо. Он не имеет медицинской причины и может передаваться по наследству. Вторичный гипергидроз вызван фоновым заболеванием или определенными лекарственными препаратами и может вызывать потоотделение по всему телу. Софпироний – местный антихолинергический препарат, используемый для лечения первичного подмышечного гипергидроза. Софпироний является конкурентным ингибитором мускариновых ацетилхолиновых рецепторов, расположенных в определенных периферических тканях, включая эккринные потовые железы. Ингибируя активность этих рецепторов, софпироний косвенно снижает скорость потоотделения у пациентов с подмышечным гипергидрозом. Софпироний предназначен для использования один раз в день с помощью аппликатора, чтобы избежать контакта с руками. 18 июня 2024 г. FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США) одобрило местный гель софпирония, 12,45% (Sofdra) для лечения первичного подмышечного гипергидроза у взрослых и детей в возрасте от 9 лет и старше. Одобрение было основано на результатах 2 основных испытаний фазы 3 CARDIGAN, оценивающих безопасность и эффективность сопирония по сравнению с носителем. В исследовании CARDIGAN 1 приняли участие 350 участников, которые были случайным образом распределены либо на гель софпирония бромида 15% один раз в день, либо на гель с носителем один раз в день. Участники должны были быть в возрасте 9 лет и старше с диагнозом первичного подмышечного гипергидроза, симптомы которого сохранялись не менее 6 месяцев. В общей сложности в исследованиях CARDIGAN 1 и 2 принял участие 701 пациент, около 300 из которых приняли участие в 48-недельном исследовании безопасности. Серьезных побочных эффектов, связанных с лечением, не зарегистрировано, а легкие или умеренные побочные эффекты были временными. По результатам испытаний сделан вывод, что терапия софпиронием представляется новой альтернативой лечения первичного подмышечного гипергидроза, которая является местной, хорошо переносимой, эффективной и простой в использовании.

2. Цефтобипрол медокарил (Zevtera)- антибиотик, одобренный FDA для трех инфекций, включая метициллин-резистентный золотистый стафилококк

Ceftobiprole medocaril (Zevtera)- FDA approved antibiotic for three infections including methicillin-resistant Staphylococcus aureus
Jyoti Singh
Journal of Molecular Chemistry 2024, 4(2), 692

Бактериальные инфекции представляют собой значительную нагрузку на мировое здравоохранение, способствуя широкому спектру заболеваний, которые поражают различные части тела. Среди разнообразного множества бактериальных патогенов золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus) выделяется своей способностью вызывать как распространенные, так и тяжелые инфекции. Различные бактерии являются основной причиной кожных инфекций, инфекций кровотока, кашля, желудочных инфекций и инфекций дыхательной системы, включая пневмонию, таким образом, представляя существенные проблемы для общественного здравоохранения и клинического ведения. Кроме того, устойчивость к антибактериальным препаратам является растущим глобальным кризисом здравоохранения, представляющим значительную угрозу для общественного здравоохранения, современной медицины и эффективного лечения инфекционных заболеваний. Эта резистентность делает стандартные методы лечения неэффективными, что приводит к постоянным инфекциям, повышенной передаче резистентных штаммов и повышенной заболеваемости и смертности. Одним из самых тяжелых состояний, вызываемых Staphylococcus aureus, является инфекция кровотока, или бактериемия. Это происходит, когда бактерии попадают в кровоток, что потенциально приводит к опасным для жизни осложнениям, таким как сепсис и инфекционный эндокардит. Цефтобипрола медокарил натрия- это полусинтетический цефалоспориновый антибиотик широкого спектра действия. Он является водорастворимым пролекарством цефтобипрола, цефалоспорина, обладающего ярко выраженной бактерицидной активностью в отношении широкого спектра грамположительных бактерий, включая резистентные к метициллину виды Staphylococcus. 3 апреля 2024 г. FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США) одобрило цефтобипрола медокарил натрия в инъекциях для терапии взрослых пациентов с инфекциями кровотока, вызванными золотистым стафилококком (включая правосторонний инфекционный эндокардит), пациентов с острыми бактериальными инфекциями кожи и подкожной клетчатки, а также взрослых и детей с 3 месяцев и до 18 лет, страдающих внебольничной бактериальной пневмонией. Эффективность препарата в лечении острых бактериальных инфекций кожи и кожных структур оценивалась в ходе рандомизированного контролируемого двойного слепого многонационального клинического испытания. В рамках исследования 679 пациентов были рандомизированно распределены на две группы для получения препарата цефтобипрола медокарил натрия (335 пациентов) или терапии сравнения- комбинации антибиотиков ванкомицина и азтреонама (344 пациента). У 91,3% пациентов, получавших цефтобипрола медокарил натрия, наблюдался ранний клинический ответ в рамках установленного срока по сравнению с 88,1% пациентов, получавших терапию сравнения. Рекомендуемая доза препарата составляет 500 мг каждые 8 ч в виде 120-минутных в/в инфузий. По результатам испытаний сделан вывод, что этот антибиотик широкого спектра действия обеспечивает значительный прогресс в лечении тяжелых бактериальных инфекций в разных возрастных группах, расширяя возможности лечения как для медицинских работников, так и для пациентов.

3. Коэнзим Q10 и деменция: систематический обзор

Coenzyme Q10 and Dementia: A Systematic Review
Felix Javier Jimenez-Jimenez et al.
Antioxidants 2023, 12(2), 533

Коэнзим Q10 (CoQ10, убихинон) является производным 1,4-бензохинона, которое присутствует в большинстве тканей человеческого организма, является важным компонентом митохондриального транспорта электронов, участвуя в генерации клеточной энергии посредством окислительного фосфорилирования и может присутствовать в тканях в трех различных окислительно-восстановительных состояниях: полностью восстановленном (убихинол), полностью окисленном (убихинон) и частично окисленном (семихинон или убисемихинон). CoQ10 обладает важными антиоксидантными свойствами, как с прямым антиоксидантным эффектом удаления свободных радикалов, так и косвенным, участвуя в регенерации других антиоксидантов, таких как аскорбиновая кислота и альфа-токоферол, обеспечивая защиту клеток от процессов окислительного стресса, который является одним из важнейших патогенетических механизмов болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний. В обзоре проанализированы результаты клинических исследований CoQ10 при различных нейродегенеративных расстройствах. Терапевтическое применение CoQ10 ограничено, поскольку он почти нерастворим в воде, поэтому для улучшения его биодоступности применяют солюбилизированные составы CoQ10. В рандомизированном клиническом исследовании на пациентах с болезнью Альцгеймера CoQ10 принимался в течение 16 недель в дозе 400 мг/день. Однако никаких улучшений в окислительных процессах не наблюдалось. Другое клиническое исследование коэнзима Q10 показало снижение инвалидности у пациентов с ранней стадией болезни Паркинсона, получавших высокие дозы препарата (до 1200 мг в день), тогда как при низких и средних дозах (300 и 600 мг ежедневно соответственно) изменений не наблюдалось. Еще в одном клиническом исследовании 75 пациентов получали рандомизированное лечение с комбинацией креатина 10 г в день и коэнзима Q10 300 мг в день или с плацебо. Комбинированная терапия задержала когнитивное снижение по сравнению с группой плацебо. В однолетнем рандомизированном двойном слепом плацебо-контролируемом наблюдательном аналитическом исследовании с участием 69 пациентов с диагнозом легкие когнитивные нарушения был назначен CoQ10 200 мг/день (33 пациента) или плацебо (36 пациентов). Результаты показали, что хотя лечение CoQ10 улучшило церебральную вазореактивность и воспалительные маркеры, оно не показало никаких существенных улучшений в результатах обширной нейропсихологической оценки. В обзоре сделан прогноз, что введение CoQ10 может быть потенциальной защитной терапией при болезни Альцгеймера. Необходим дизайн дальнейших исследований с более длительным периодом наблюдения.

4. Могут ли некоторые противораковые препараты быть перепрофилированы для лечения бокового амиотрофического склероза? Краткий повествовательный обзор

Can Some Anticancer Drugs Be Repurposed to Treat Amyotrophic Lateral Sclerosis? A Brief Narrative Review
Rosa Luisa Potenza et al.
International Journal of Molecular Sciences 2024, 25(3), 1751

Боковой амиотрофический склероз, также известный как болезнь двигательных нейронов, представляет собой разрушительное нейродегенеративное заболевание, при котором дегенерация верхних двигательных нейронов в моторной коре и нижних двигательных нейронов ствола и спинного мозга вызывают прогрессирующую денервацию произвольных мышц. Нарастающая недостаточность нервно-мышечной системы вызывает прогрессирующую слабость мышц верхних и нижних конечностей, а также бульбарных и дыхательных мышц. Скорость прогрессирования заболевания различна, но большинство больных умирают от нервно-мышечной респираторной недостаточности в течение 2–3 лет после появления симптомов. У многих пациентов с боковым амиотрофическим склерозом также наблюдаются когнитивные нарушения, экстрапирамидный дефицит и нейропатологические данные, свидетельствующие о мультисистемной природе заболевания. Такой многофакторный характер частично объясняет, почему, несмотря на интенсивные фундаментальные исследования, эффективные методы лечения остаются недостижимыми. В настоящее время только два препарата, рилузол и эдаравон, используются для лечения бокового амиотрофического склероза, но их эффективность ограничена. Разработка нового лекарственного препарата- очень дорогостоящий и трудоемкий процесс. Репозиционирование уже одобренных препаратов на альтернативные показания могут представлять собой эффективную стратегию, обеспечивающую новые терапевтические возможности. Преимущества этого подхода по сравнению с разработкой новых лекарств очевидны- для одобренных препаратов фармакодинамика, фармакокинетика и безопасность в клинических условиях уже установлены, что делает процесс исследования более быстрым и менее трудоемким. Основываясь на имеющихся данных, что нейродегенерация и рак имеют некоторые общие черты, было высказано предположение, что противораковые препараты могут быть перепрофилированы для лечения лечения нейродегенеративных заболеваний. Фенретинид представляет собой полусинтетическое производное транс-ретиноевой кислоты и был предложен в качестве противоракового средства из-за его значительной противоопухолевой активности и благоприятного токсикологического профиля. Клинические испытания фенретинида при лечении широкого спектра онкологических заболеваний на сегодняшний день показали высокую вариабельность результатов, что указывает на то, что минимальная активная концентрация не всегда достигается в опухолевой массе. Эпидемиологические исследования возможной связи между раком и боковым амиотрофическим склерозом свидетельствовали о противоречивых результатах. Способность фенретинида модулировать два важных признака нейродегенерации (окислительный стресс и воспалительная реакция) в сочетании с высокой липофильностью предполагает его возможное использование при лечении патологических состояний нервной системы. Кроме того, имеются исследования, что фенретинид снижает секрецию провоспалительных цитокинов. На доклинических моделях получены данные о замедлении прогрессирования бокового амиотрофического склероза при введении фенретинида. 5-Фторурацил является производным пиримидина, использующимся в качестве паллиативного средства для лечения рака или базальноклеточной карциномы. На доклинических моделях при хроническом применении в предсимптомной фазе бокового амиотрофического склероза 5-фторурацил отсрочил начало заболевания, улучшил двигательные способности и увеличил продолжительность жизни животных. В обзоре рассмотрены и другие противораковые препараты для перепрофилирования для лечения нейродегеративных заболеваний (цисплатин, тамоксифен, иматиниб и др.).

5. Регулирование бета-амилоида для лечения болезни Альцгеймера: ход исследований терапевтических стратегий и биоактивных соединений

Regulation of beta?amyloid for the treatment of Alzheimer’s disease: Research progress of therapeutic strategies and bioactive compounds
Weimin Qiu et al.
Medicinal Research Reviews 2023, 43(4), 1091-1140

Болезнь Альцгеймера – прогрессирующее, необратимое и фатальное нейродегенеративное заболевание, которое является одной из наиболее распространенных и частых причин старческого слабоумия, поражающего миллионы людей во всем мире. Первоначальные клинические симптомы болезни Альцгеймера в основном отражают постепенное ослабление умственных способностей пациента и социальных навыков в течение 3–10 лет, включая забывчивость и эмоциональную апатию. Со временем у пациентов развиваются когнитивные нарушения, такие как трудности в общении, дезориентация, спутанность сознания и снижение памяти, что в конечном итоге может привести к слабоумию и даже смерти. Основной невропатологической особенностью болезни Альцгеймера является отложение внеклеточных бета-амилоидных бляшек в мозге, что в конечном итоге приводит к необратимой синаптической дегенерации и гибели нейронов. Со временем потеря и дегенерация нейронов и синапсов становится более значительной, что приводит к серьезному нарушению функции мозга. Точный патогенез болезни Альцгеймера до конца не выяснен. Доминирующей гипотезой является гипотеза бета-амилоидного каскада. Все больше доказательств указывают на то, что поддержание динамического баланса бета-амилоида является многообещающей терапевтической стратегией для замедления прогрессирования болезни Альцгеймера. Две секретазы, тесно связанные с продукцией бета-амилоида, включая бета-секретазу (фермент расщепления предшественника бета-амилоида, BACE1) и гамма-секретазу, были первыми, на которых сосредоточились исследователи. Регулирование секретаз может снизить продукцию бета-амилоида, поэтому исследования ингибиторов секретаз продолжаются. Ингибиторы BACE1 веруцестат, ланабецестат и атабецестат представляют из себя производные гуанидина, которые успешно достигли стадий клинических испытаний. Однако два клинических исследования веруцестата на фазе 3 были досрочно прекращены из-за того,что препарат не смог замедлить когнитивное снижение у участников испытаний. Атабецестат, мощный ингибитор BACE1, снижает выработку бета-амилоида при лечении болезни Альцгеймера. Однако на фазе 2/3 рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование атабецестата было прекращено досрочно из-за серьезных побочных явлений, связанных с печенью. Эленбецестат (E2609) представляет собой производное аминотиазина, являющееся ингибитором ВАСЕ1. Клиническое исследование эленбецестата на фазе 1 с участием здоровых добровольцев показало, что уровень бета-амилоида снижался при дозе 50 мг и увеличивался при дозах 100 и 400 мг. Семагацестат (LY450139) представляет собой неселективный низкомолекулярный ингибитор гамма-секретазы, который действует по тому же механизму, что и ингибиторы бета-секретазы, направленные на уменьшение отложения бета-амилоида. Перекрестные рандомизированные клинические исследования семагацестата в дозе 140 мг на фазе 3 показали, что препарат хорошо переносится и ни о каких проблемах с безопасностью не упоминалось. Однако в более позднем исследовании семагацестата на фазе 3 сообщалось о значительно более высоком уровне побочных эффектов, например о потере веса у пациентов и кожных инфекциях. По этим причинам дальнейшие исследования были прекращены. В обзоре подробно рассмотрены и другие мишени и препараты, связанные с регулированием бета-амилоида (бексаротен, саракатиниб, бромокриптин и др.).

6. Последние данные о лекарствах и альтернативных подходах к лечению паркинсонизма

A recent update on drugs and alternative approaches for parkinsonism
Sneha Kispotta et al.
Neuropeptides 2024, 104, 102415

Нейродегенеративные расстройства отличаются постепенной нейронной дисфункцией и гибелью нейронов в определенной области коры головного мозга и спинного мозга, которая в конечном итоге распространяется на другие органы. Болезнь Паркинсона- прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, характеризующееся двигательными и немоторными симптомами, включая галлюцинации. Она занимает второе место по распространенности среди нейродегенеративных заболеваний и поражает в первую очередь отдельных лиц старше 65 лет. Это состояние характеризуется гибелью нейронов Substantia nigra, что приводит к дефициту дофамина в полосатом теле. Кроме того, болезнь Паркинсона характеризуется наличием аномальных внутриклеточных структур известные как тельца Леви, состоящие в основном из агрегированного белка а-синуклеина в различных областях мозга. Тельца Леви являются определяющим патологическим признаком заболевания и способствуют его нейродегенеративному прогрессированию и клиническим проявлениям. Леводопа, являющаяся непосредственным предшественником дофамина и в сочетании с ингибитором L-аминодекарбоксилазы периферического действия (карбидопа) остается наиболее эффективным средством для симптоматического лечения болезни Паркинсона. Ингибиторы моноаминоксидазы типа B, включая селегилин, разагилин и сафинамид, применяются для лечения болезни Паркинсона. Эти препараты облегчают двигательные симптомы и улучшают моторику на поздних стадиях заболевания. Имеется ряд исследований, подтверждающих пользу ингибиторов моноаминоксидазы типа В на немоторные симптомы болезни Паркинсона, такие как изменение настроения, когнитивные нарушения, нарушения сна и утомляемость. Ингибиторы моноаминоксидазы типа B, включая селегилин, разагилин и сафинамид, применяются для лечения болезни Паркинсона. Эти препараты облегчают двигательные симптомы и улучшают моторику на поздних стадиях заболевания. Имеется ряд исследований, подтверждающих пользу ингибиторов моноаминоксидазы типа В на немоторные симптомы болезни Паркинсона, такие как изменение настроения, когнитивные нарушения, нарушения сна и утомляемость. Селегилин- необратимый и селективный ингибитор МАО В, обладающий терапевтическим действием при болезни Паркинсона в качестве монотерапии или в сочетании с леводопой в суточных дозах 5 или 10 мг. Селегилин безопасен и хорошо переносится пациентами с болезнью Паркинсона, при этом отмечаются редкие побочные эффекты, включая нарушения сна и увеличение веса. Клинические исследования продемонстрировали, что длительное применение селегилина или разагилина снижали потребности в леводопе и уменьшали индуцируемую леводопой дискинезию по сравнению с контрольной группой у пациентов с болезнью Паркинсона средней степени тяжести. В обзоре также рассмотрены возможности применения новых соединений и препаратов для лечения болезни Паркинсона (никотин, производные селена, диклофенак) и др. Кроме того, приведены данные о других методах терапии этого заболевания (витаминотерапия, натуропатия, изменение образа жизни и др.).

7. Новые парадигмы в терапии болезни Альцгеймера

Emerging paradigms in Alzheimer’s Therapy
Agnes Preethy H et al.
European Journal of Pharmacology 2024

Болезнь Альцгеймера – это многофакторное нейродегенеративное заболевание, характеризующееся внеклеточными отложениями бляшек бета-амилоида и внутриклеточными нейрофибриллярными клубками. Эти дегенеративные изменения проявляются в виде прогрессирующего ухудшения дефицита памяти, что в конечном итоге влияет на поведение и нормальные функции пораженного человека. Аномальные внеклеточные и внутриклеточные отложения способствуют воспалительной реакции в мозге, что приводит к нарушению гематоэнцефалического барьера, дисфункциональному метаболизму и атрофии мозга. Симптомы болезни Альцгеймера обычно связаны с когнитивным снижением, спутанностью сознания и неспособностью выполнять повседневные задачи. В настоящее время не существует ни одного препарата, модифицирующего течение болезни, который мог бы остановить прогрессирование заболевания. Одной из основных причин отсутствия успеха в терапии болезни Альцгеймера является наличие множественных причинных факторов, которые приводят к возникновению и прогрессированию заболевания. В обзоре подробно рассмотрены различные терапевтические стратегии, которые активно исследуются для лечения болезни Альцгеймера. гамма-Секретаза – это протеаза, которая участвует в образовании бета-амилоида и следовательно представляет собой привлекательную цель для разработки лекарств от болезни Альцгеймера. Авагацестат и семагацестат были разработаны как ингибиторы гамма-секретазы, но их клинические испытания были приостановлены из-за многочисленных побочных эффектов. В клиническом испытании 209 пациентов были рандомизированы в различные группы лечения, которым вводили дозы авагацестата от 25 до 125 мг/человека. Было обнаружено, что авагацестат хорошо переносился при дозах 25 мг, 50 мг и 100 мг, однако более высокая доза 125 мг приводила к увеличению частоты кожных инфекций. Но даже у пациентов, которые хорошо переносили препарат, возникали желудочно-кишечные проблемы, такие как рвота, тошнота и диарея в течение первых 6 недель лечения. Прекращение участия в исследовании из-за нежелательных явлений было выше в группах с дозами 100 и 125 мг. Долгосрочное воздействие группы плацебо и авагацестата было предметом изучения в другом клиническом исследовании, где сообщалось, что скорость прогрессирования деменции через год составила 8,9% и 19,7% для групп плацебо и лечения соответственно. Через 2 года скорость прогрессирования деменции стала примерно одинаковой для групп плацебо и лечения и составила 29% и 30% соответственно. Эти результаты привели к прекращению клинических испытаний с участием авагацестата. В обзоре приведены данные клинических испытаний и других препаратов для лечения болезни Альцгеймера (семагацестат, фасудил, таренфлурбил и др.). Кроме того, подробно рассмотрены и нефармакологические методы лечения болезни Альцгеймера (генная терапия, фотодинамическая терапия, нанотерапия и др.).

8. Нейрофармакологическая оценка морских водорослей: потенциальный терапевтический ресурс

The Neuropharmacological Evaluation of Seaweed: A Potential Therapeutic Source
Khoshnur Jannat et al.
Cells 2023, 12(22), 2652

Нейродегенеративные расстройства, такие как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона являются ведущей причиной смертности и заболеваемости среди пожилых людей во всем мире. Основными факторами риска развития нейродегенеративных заболеваний являются окислительный стресс, агрегация и неправильное сворачивание белков, фосфорилирование тау, нейровоспаление и апоптоз нейронов. Доступные в настоящее время лекарства от нейродегенеративных заболеваний обеспечивают лишь симптоматическое облегчение, главным образом за счет модулирования нейротрансмиссии вместо предотвращения прогрессирования заболевания. Многочисленные традиционные симптоматические методы лечения с течением времени теряют свою эффективность и иногда приводят к тяжелым побочным эффектам. Поэтому необходимы более эффективные и безопасные терапевтические препараты, чтобы предотвратить или замедлить прогрессирование нейродегенеративных расстройств. Ряд исследований показал полезные для здоровья свойства употребления натуральных продуктов, как потенциальное средство лечения нейродегенерации. Природные соединения обладают различной биологической активностью, включая антиоксидантные, противовоспалительные и антиапоптотические эффекты. Благодаря широкому спектру фармакологической и биологической активности, натуральные продукты считаются многообещающей альтернативой для лечения или предотвращение нейродегенерации, поскольку они могут играть роль в разработке новых лекарственных препаратов. Виды морских водорослей, также известные как макроводоросли, разнообразны и многочисленны. Они содержат белки, витамины, минералы и пищевые волокна, а также важные классы биологически активных соединений, таких как полифенолы, полисахариды и стерины, которые могут обладают антиоксидантными, противовоспалительными, противораковыми и противодиабетическими свойствами. GV-971 (олигоманнат натрия) является препаратом, способным регулировать деградацию бета-амилоида. Олигоманнат натрия представляет собой смесь кислых линейных олигосахаридов, выделенных из бурой морской водоросли Ecklonia kurome, которая используется в Китае для лечения болезни Альцгеймера. Хотя механизм его действия неясен, один из предполагаемых вариантов заключается в том, что это соединение разрушает агрегаты бета-амилоида. Клиническое исследование фазы 3 было проведено с участием 818 пациентов в Китае, в результате чего в группе лечения участников с легкой и умеренной формой болезни Альцгеймера были более высокие когнитивные показатели, чем в группе плацебо через 4, 12, 24 и 36 недель. В августе 2020 года в нескольких центрах по всему миру начато еще одно клиническое исследование олигоманната натрия фазы 3, в котором приняли участие 2046 участников с легкой и умеренной формой болезни Альцгеймера, которое продлится до 2025 г. В обзоре рассмотрены и другие классы физиологически активных соединений из морских водорослей, обладающих нейропротекторной активностью (флоротаннины, морские стеролы, каротиноиды и др.).

9. Перспективы применения противодиабетических препаратов в лечении нейродегенеративного заболевания

Prospects of antidiabetic drugs in the treatment of neurodegenerative disease
Lidan Hu et al.
Brain-X 2024, 2, e52

Нейродегенеративные заболевания- это группа заболеваний, характеризующихся прогрессирующей гибелью нейронов головного мозга и периферических органов, приводящая к двигательным и когнитивным нарушениям. Глобальная распространенность нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, болезнь Хантингтона и боковой амиотрофический склероз, растет во всем мире, в первую очередь из-за старения населения. Появляется все больше данных, указывающих на то, что одним из четко определенных факторов риска развития нейродегенеративных заболеваний являются сахарный диабет 2 типа, а также резистентность к инсулину. Некоторые противодиабетические препараты, такие как агонисты рецептора глюкагоноподобного пептида-1, гамма-агонисты рецептора, активирующего пролифератор пероксисомы (PPARg), метформин, бромокриптин, препараты сульфонилмочевины и ингибиторы натрий-глюкозного котранспортера-2 (SGLT2) показали многообещающие нейропротекторные свойства. Глюкагоноподобный пептид-1 (GLP-1) является наиболее важным инкретином для регуляции глюкозы, секретируемым кишечником при приеме пищи. Инкретины и их аналоги выполняют нейропротекторную функцию, поскольку они усиливают пролиферацию клеток, улучшают память и синаптическую пластичность, одновременно уменьшая окислительный стресс, воспаление и образование бета-амилоидных бляшек. Агонисты GLP-1 (лираглутид, семаглутид, ликсисенатид, альбиглутид, дулаглутид и эксенатид) были одобрены для использования у пациентов с сахарным диабетом 2 типа. По результатам слепого клинического исследования с участием 45 пациентов с умеренной болезнью Паркинсона эксенатид значительно улучшил двигательные и когнитивные функции. Двойное слепое клиническое исследование фазы 2 с участием более чем 200 пациентов с болезнью Альцгеймера показало, что лираглутид защищает от когнитивных нарушений. Другие клинические исследования агонистов GLP-1 при болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона, включая два клинических исследования фазы 3 для оценки препарата семаглутид при лечении пациентов с болезнью Альцгеймера, в настоящее время продолжаются. Клинические испытания по оценке различных агонистов PPARg для лечения различных нейродегенеративных заболеваний дали противоречивые результаты. Перспективное когортное исследование продемонстрировало, что длительное кумулятивное применение пиоглитазона снижает риск деменции на 47%. Однако пиоглитазон не повлиял на прогрессирование заболевания у пациентов с ранней болезнью Паркинсона. Пиоглитазон в сочетании с рилузолом также не оказал положительного эффекта на время выживания пациентов с боковым амиотрофическим склерозом. Метформи?н-пероральное сахароснижающее лекарственное средство класса бигуанидов. Этот препарат применяется при лечении сахарного диабета 2 типа, особенно у лиц с избыточным весом и ожирением и при этом сохранённой нормальной функцией почек. Метформин применяется в клинической практике уже более 60 лет. Однако клинические исследования по оценке терапевтического влияния метформина на нейродегенеративные заболевания дали противоречивые результаты. Метформин снизил частоту возникновения болезни Паркинсона высокого риска в исследовании пациентов с сахарным диабетом 2 типа, однако проявлял незначительный эффект у пациентов с сахарным диабетом 2 типа с болезнью Альцгеймера или легкими когнитивными нарушениями. В обзоре сделан вывод о необходимости дальнейшего исследования механизма действия противодиабетических препаратов, сосредоточив внимание на том, как они действуют на нейроны и глиальные клетки и выявление их нейропротекторных эффектов.

10. Препараты-ингибиторы PDE5 для лечения деменции

PDE5 inhibitor drugs for use in dementia
Atticus H. Hainsworth et al.
Alzheimer’s Dementia 2023, 9, e12412

Нейродегенеративные заболевания представляют собой широкий спектр расстройств центральной нервной системы, характеризующихся нейрональной дегенерацией. Болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический склероз и прогрессирующие формы рассеянного склероза являются одними из наиболее частых нейродегенеративных заболеваний. Несмотря на их разнообразие, эти заболевания имеют некоторые общие патофизиологические механизмы: аномальная агрегация связанных с болезнью неправильно свернутых белков, окислительное повреждение, митохондриальная дисфункция и чрезмерное нейровоспаление. До сих пор не существует эффективных препаратов, которые могли бы остановить прогрессирование нейродегенеративных заболеваний, а текущие терапевтические подходы обеспечивают только частичное и временное симптоматическое облегчение. В этой связи разработка новых многоцелевых фармацевтических подходов представляет собой привлекательную терапевтическую стратегию. Ингибиторы фосфодиэстеразы (PDE) – это класс лекарственных средств, используемых для лечения хронической обструктивной болезни легких, эректильной дисфункции, легочной артериальной гипертензии, доброкачественной гиперплазии предстательной железы, острой декомпенсированной сердечной недостаточности, псориаза, псориатического артрита, атопического дерматита и неонатального апноэ. Фосфодиэстераза 5 типа (PDE5) принадлежит к одному из одиннадцати подсемейств ферментов фосфодиэстеразы, которые отвечают за деградацию двух циклических нуклеотидов. Ингибиторы PDE5 широко назначаются при эректильной дисфункции и легочной артериальной гипертензии. В настоящее время агентством FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США) для клинического использования лицензированы 3 ингибитора PDE5 – силденафил (Viagra, Revatio), варденафил (Levitra) и тадалафил (Cialis). Анализ эффектов на функции мозга и поведение является важным аспектом в разработке терапевтических обоснований для ингибиторов PDE при лечении когнитивной дисфункции. Доклинические исследования показали явные полезные эффекты различных ингибиторов PDE в моделях обучения, памяти и шизофрении, однако клинические данные достаточно противоречивы. Клиническое исследование пациентов с болезнью Альцгеймера, проведенное в 2017 г., продемонстрировало, что силденафил в однократной дозе 50 мг может значительно улучшить мозговой кровоток и потребление кислорода. В другом клиническом испытании здоровые добровольцы получали 10-20 мг варденафила или плацебо. В целом препарат не повлиял на когнитивные результаты и не продемонстрировал эффектов повышения познания у здоровых волонтеров. Имеются данные когортного исследования, что у мужчин в возрасте ?40 лет, принимавших препараты от эректильной дисфункции, вероятность развития болезни Альцгеймера на 18% ниже, чем у лиц, не принимавших ингибиторы PDE5 с учетом поправки на другие факторы, такие как возраст, курение и употребление алкоголя. В публикации сделан вывод, что необходимо проведение дальнейших исследований, в том числе рандомизированных контролируемых клинических испытаний, для подтверждения этой связи и оценки зависимости от дозы препарата.

Исследователи из СахГУ, ФИЦ ПХФ и МХ РАН и ДВФУ изучили возможность использования биоугля, полученного из морских растений, в качестве материала для отрицательных электродов литий-ионных аккумуляторов, – сообщили в телеграмканале Минобрнауки России

Путем поэтапного пиролиза при температурах 500 и 700 °C ученые получили биоугли из красной водоросли Ahnfeltia и морских трав Zostera и Ruppia, произрастающих в лагунах Охотского моря на острове Сахалин, и сравнили их свойства. Авторы выяснили, что биоуголь из Ahnfeltia обладает оптимальным сочетанием высокого содержания углерода и азота, а также развитой пористой структурой, что делает его наиболее перспективным материалом.

Биоугли из морских растений — экологически чистое возобновляемое сырье. Результаты исследования демонстрируют значительный потенциал их использования в качестве эффективных материалов для литий-ионных аккумуляторов. Дальнейшая оптимизация условий пиролиза может способствовать разработке биоугольных электродов с улучшенными емкостными и циклическими характеристиками.

Этой новостью поделились: RT , Интерфакс, Бизнес-портал «NEDRADV», Сетевое издание «Новости мира инноваций» и др.

Данное исследование проведено коллективом авторов ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Андрей Бельмесов, Александр Глухов, Руслан Каюмов, Дмитрий Подлесный, Цветков Максим совместно с коллегами из других исследовательских центров:

• Сахалинский государственный университет, Южно-Сахалинск
• Лаборатория ядерных технологий, факультет ядерных технологий, Институт высоких технологий и перспективных материалов, Дальневосточный федеральный университет, Владивосток

Andrey A. Belmesov, Alexander A. Glukhov, Ruslan R. Kayumov, Dmitry N. Podlesniy, Elena M. Latkovskaya, Maria A. Repina, Nikita P. Ivanov, Maxim V. Tsvetkov  and Oleg O. Shichalin // Using Aquatic Plant-Derived Biochars as Carbon Materials for the Negative Electrodes of Li-Ion Batteries
Coatings 2023, Q-2, IF=2.9

https://doi.org/10.3390/coatings13122075

Источник: Пресс-служба РНФ

Ученые выяснили, что кратковременное воздействие космического излучения увеличивает количество белков, поддерживающих жизнеобеспечение нейронов в сенсомоторной коре мозга крыс — зоне, отвечающей за контроль движений. Более того, оно стимулирует развитие нейронов и влияет на центральную нервную систему, делая испытуемых животных на 56% более активными и стимулируя у них исследовательское поведение. Работа ученых может помочь лучше понять, как человек будет переносить дальние пилотируемые полеты в космосе, а также разработать новые подходы к лечению заболеваний центральной нервной системы.

Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences (Q1, IF=4.9).

https://doi.org/10.3390/ijms25126725

Магнитное поле и плотная атмосфера защищают Землю от ионизирующего излучения в космосе. Ионизирующее излучение — это поток частиц высокой энергии, способных фрагментировать атомы вещества, через которое они проходят, а также формировать большой поток вторичного излучения (тяжелые ионы, электроны, тормозное рентгеновское излучение, нейтроны и другое). Один из самых опасных видов такого излучения — высокоэнергетические тяжелые заряженные частицы — это ядра элементов тяжелее гелия. Они вредят организмам, находящимся в космосе как вне, так и на борту космических аппаратов, и способны приводить к повреждению ДНК, нарушать целостность клеток, а также вызывать катаракту, нарушение кроветворения, онкологические заболевания.

В ходе пилотируемых дальних космических миссий (за пределами магнитного поля Земли — 70 000 километров от поверхности и дальше) экипаж подвергается значительному радиационному облучению. Ранее полученные данные МРТ мозга космонавтов, побывавших на МКС, показали, что в космосе уменьшаются в объеме практически все структуры мозга, кроме сенсомоторной коры — области, ответственной за восприятие и контроль движений тела. Такое снижение объема не влечет за собой функциональных нарушений нервной системы — ухудшения психоэмоционального статуса и когнитивных способностей. Оно ни на что не влияет, а происходит, вероятно, из-за перераспределения жидкостей в организме (физиологической адаптации). Причины же, по которым условия космоса не приводят к уменьшению объема сенсомоторной коры, до сих пор не были известны.

Ученые из исследовательских центров: Виктор С. Кохан (Национальный медицинский исследовательский центр психиатрии и наркологии имени В.П. Сербского (Москва), Владимир А. Пикалов (Институт физики высоких энергий имени А. А. Логунова НИЦ «Курчатовский институт», Протвино), Кирилл Чапров (ИФАВ ФИЦ ПХФ и МХ РАН) и Михаил В. Гуляев (Медицинский факультет Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, Москва) –  изучили влияние ионизирующего излучения на пластичность мозга — его способность изменять свою структуру и функции в ответ на опыт, обучение или травму — и на обеспечение нейронов факторами роста в участке сенсомоторной коры.

Авторы провели эксперименты на 28 крысах. Животных разделили на четыре группы (в каждой по семь крыс): две контрольные и две экспериментальные. Одна пара групп — контрольной и экспериментальной — была нужна для исследования поведения, а вторая — для получения данных о содержании нейротрофинов — белков, которые поддерживают жизнеобеспечение и развитие нейронов.

Чтобы воссоздать эффект радиационного воздействия, с которым столкнутся космонавты в ходе реализации дальних космических миссий, исследователи в течение 24 часов облучали крыс экспериментальной группы γ-квантами (поглощенная доза 400 мГр была набрана за 24 часа непрерывного облучения). Это повысило чувствительность нервной ткани к излучению. Затем головы животных облучили потоком высокоэнергетических ядер углерода-12 (в этом случае поглощенная доза достигла 140 мГр). Суммарная эквивалентная доза оказалась примерно в три раза больше, чем та, которую получают космонавты за год пребывания на МКС. В течение семи месяцев ученые наблюдали за животными: дважды провели поведенческий анализ и сделали МРТ — через неделю и семь месяцев после облучения.

Изучая поведение крыс в большом цилиндрическом боксе, исследователи обнаружили, что облученные животные проходят на 56% большее расстояние, на 65% чаще встают в ориентировочные стойки, однако на 73% дольше задерживаются перед выходом в центральную зону поля по сравнению с необлученными животными. Вместе с тем, когда ученые поместили в бокс новый объект — скульптуру японского бога Хотэя — облученные крысы на 95% чаще подходили к этому объекту и проводили около него на 117% больше времени. Авторы выявили, что облучение привело к высокой двигательной активности грызунов, их активному ориентировочно-исследовательскому поведению и поиску новизны, а также к росту ситуативной тревоги. Эти изменения наблюдались на третий день после облучения и вернулись к нормальному состоянию через семь месяцев. Исследователи продолжат работу, чтобы выяснить молекулярные механизмы такого переключения в центральной нервной системе.

Второй паре групп крыс (контрольной и экспериментальной) авторы провели иммунофлуоресцентный анализ для оценки концентрации нейротрофинов в сенсомоторной коре. Оказалось, что при действии ионизирующего излучения количество этих белков увеличивается: нейротрофина-3 на 40% и нейротрофина-4 на 68% по сравнению с показателем у необлученных крыс. Это может быть одним из факторов, благодаря которым ионизирующее излучение препятствует истончению сенсомоторной коры. Однако причиной изменений может быть и вызванное излучением увеличение двигательной активности крыс.

«Хотя в условиях космоса мы наблюдаем уменьшение объема всех структур мозга, кроме сенсомоторной коры, есть предположение, что эти изменения происходят из-за микрогравитации, а не воздействия ионизирующих излучений. Космическое излучение вероятно, не обязательно влечет за собой функциональные нарушения центральной нервной системы. Более того, нам удалось открыть феномен развития нейронов, вызванный радиационным излучением. Возможно, этот феномен может быть использован как физиотерапевтический подход в лечении некоторых заболеваний центральной нервной системы: болезни Паркинсона, инсульта, эпилепсии и других. Проверить эту гипотезу — наша первостепенная задача на будущее», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Виктор Кохан, старший научный сотрудник лаборатории психофармакологии НМИЦ психиатрии и наркологии имени В.П. Сербского.