Рубрика: Научные публикации ФИЦ ПХФ и МХ РАН

Ученые из России представили исследование, посвященное синтезу и изучению биологической активности новых комплексов меди(II) на основе подандов с концевыми 8-оксихинолиновыми группами. Работа, опубликованная в журнале Polyhedron (Q-2, IF=2.56), демонстрирует, как эти соединения могут стать основой для новых противораковых препаратов.

Научные достижения

Комплексы меди(II), созданные учеными, показали высокую цитотоксичность в отношении клеток линии А549 (рак легкого), с IC₅₀ всего 21,43 мкМ для одного из соединений. Было установлено, что они ингибируют рост опухолевых клеток, вызывая апоптоз. Предполагается, что аберрантный гликолиз является одной из основных мишеней действия комплексов 1-4, а обнаруженная цитотоксическая активность, по-видимому, связана с их способностью изменять механизм метаболизма опухолевых клеток. Особый интерес представляет комплекс 3, который продемонстрировал селективность действия (индекс селективности 2) относительно клеток нормального происхождения (Hek-293), что снижает риск токсичности для здоровых тканей.

Значение для науки и медицины

Авторы работы объединили усилия в области синтеза новых лигандов и комплексов металлов на их основе, изучения молекулярной структуры полученных соединений и оценки их биологической активности in vitro.

Эта работа расширяет возможности разработки противоопухолевых препаратов на основе комплексов металлов с органическими лигандами. Использование меди, являющейся более доступным и менее токсичным элементом по сравнению с платиной, может снизить стоимость лечения и минимизировать побочные эффекты.

Таким образом, новые комплексы Cu(II), полученные из подандов с терминальными 8-оксихинолиновыми группами, являются перспективной платформой для разработки противораковых лекарств. Дальнейшее изучение механизмов действия этих соединений будет способствовать более глубокому пониманию их терапевтического потенциала.

Исследование проводилось командой специалистов из ведущих российских институтов:

• Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН (Черноголовка, Московская область);
• Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (Москва);

Tamara A. Bazhenova, Gennadiy V. Shilov, Denis V. Korchagin, Galina S. Tsebrikova, Yulia R. Aleksandrova, Dmitry V. Baulin, Natalya S. Nikolaeva, Mariya A. Lapshina, Margarita E. Neganova, Vladimir E. Baulin // Synthesis, crystal structures and cytotoxic activity of new Cu(II) complexes based on podands with terminal 8-oxyquinolyl groups // Polyhedron, том 278,2025,Q-2, IF=2.56

https://doi.org/10.1016/j.poly.2025.117607

В современной науке всё чаще создаются материалы, которые могут “реагировать” на внешние воздействия — свет, тепло или магнитные поля. Недавнее исследование учёных из России раскрыло удивительное явление: в определённых кристаллах свет и магнетизм могут влиять друг на друга, создавая “умные” системы с новыми возможностями. Это открытие может стать ключом к разработке устройств будущего — например, оптоэлектронных компонентов или элементов квантовых компьютеров.

Кристалл как “фотомагнитная система”

Исследователи изучили две соли гексафторцетилацетоната эрбия. Были синтезированы два кристалла: один с простым натриевым катионом, а второй с “фоточувствительным” органическим катионом, способным менять свою структуру под действием света. Оказалось, что химическая природа этих катионов существенно влияет на магнитные свойства кристалла. В первом случае кристалл проявлял свойства “одноионного магнита” (SIM), а во втором — терял их из-за изменения геометрии эрбия.

Но самое неожиданное произошло в обратном направлении: магнитный анион эрбия “оживил” фотохромные свойства катиона. Без участия ацетилацетоната эрбия этот катион был “пассивным”, но в кристалле он начал менять цвет под действием света, что сравнимо с эффектом растворителя.

Почему это важно?

Такие материалы могут стать основой для устройств, где свет будет управлять магнитными процессами, а магнетизм — влиять на оптические сигналы. Это особенно ценно для нанотехнологий, где требуется минимизация энергопотребления и высокая скорость реакции. Например, подобные кристаллы могут использоваться в датчиках, адаптивных экранах или даже в системах хранения данных нового поколения.

Такие работы, сочетающие фундаментальные исследования и прикладные цели, — отличный пример того, как наука “переводит” абстрактные теории в реальные технологии. Возможно, завтра мы увидим устройства, где свет и магнетизм станут не просто соседями, а партнёрами в решении сложных задач.

 Коллектив авторов:
Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН, отдел Cтроения вещества: Валерия Павловна Штефанец, Геннадий Викторович Шилов, Елена Александровна Юрьева, Наталия Алексеевна Санина и Сергей Михайлович Алдошин  

а также коллеги из ИОНХ РАН (Москва).

Valeriya P. Shtefanets, Gennadii V. Shilov, Elena A. Yurieva, Konstantin A. Babeshkin, Nikolay N. Efimov, Nataliya A. Sanina, Sergey M. Aldoshin // Mutual influence of photochromic and magnetic sublattices in crystals of erbium(III) tetrakis(hexafluoroacetylacetonate) salt with 1-[(1′,3′,3′-trimethylspiro[2і/-1-benzopyran-2,2′-indoline]-8-yl)methyl]pyridinium // Inorganica Chimica Acta (Q2, IF: 2.85)

https://doi.org/10.1016/j.ica.2025.122755

Перовскитные солнечные батареи на основе оксида цинка. Роль пассивации ZnO

Перовскитные солнечные батареи демонстрируют впечатляющий рост эффективности, достигающей более 26%. Однако их широкое коммерческое внедрение по-прежнему сдерживается проблемой долгосрочной стабильности, особенно в реальных условиях эксплуатации. Одним из критических факторов, влияющих на долговечность перовскитных фотоэлементов, является взаимодействие фотоактивного перовскитного слоя с электронно-транспортным материалом — оксидом цинка (ZnO). ZnO зарекомендовал себя как перспективный кандидат благодаря своей высокой прозрачности, оптимальным энергетическим уровням, высокой подвижности электронов и возможности низкотемпературного формирования тонких пленок, что критически важно для создания гибких и легких фотоэлектрических устройств. Тем не менее, несмотря на эти преимущества, прямое применение ZnO осложняется деградацией перовскитного материала при непосредственном контакте с его поверхностью, что обусловлено спецификой химического состава и структурных особенностей оксида цинка.

Команда учёных ФИЦ ПХФ и МХ РАН сделала значительный шаг к решению этой задачи. В своём исследовании они детально изучили, как различные методы нанесения пленок оксида цинка – ключевого функционального слоя в перовскитных устройствах – влияют на стабильность двух типов перовскитных материалов: классического MAPbI₃ и перспективного безметиламмониевого двухкатионного Cs_0,12FA_0,88PbI₃.

Полученные результаты не просто сравнивают различные подходы к формированию слоя оксида цинка, но также позволяют глубоко понять фундаментальные механизмы взаимодействия на границе раздела материалов и разработать новые стратегии для повышения долговечности перовскитных солнечных батарей, открывая путь к их коммерческому применению.

Ключевые результаты исследования: Тайны поверхности ZnO

Используя набор комплиментарных аналитических методов, таких как рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS), рентгенофазовый анализ (XRD), термогравиметрия (TGA) и ИК-спектроскопия – учёные провели детальный химический анализ поверхности различных пленок оксида цинка. Это позволило идентифицировать три основные функциональные группы, которые, как оказалось, играют решающую роль во взаимодействии ZnO с перовскитными материалами:

1. Ацетатные группы (CH₃COO^–):

Эти функциональные группы обнаруживаются на пленках ZnO, полученных методом золь-гель из ацетата цинка. Они являются остатками исходного прекурсора. Для классического MAPbI₃ ацетатные группы оказались серьезной проблемой, вызывая его полное разрушение всего лишь за 250 часов под воздействием света. Механизм прост: ацетат замещает йодид-анион в кристаллической решетке перовскита, необратимо нарушая его структуру. Однако для безметиламмониевого перовскита Cs_0,12FA_0,88PbI₃ ситуация оказалась не такой драматической. Ацетатные группы практически не разрушают двухкатионный перовскитный материал, иными словами, их влияние на деградацию Cs_0,12FA_0,88PbI₃ еле заметно.

2. Гидроксильные группы (OH^–):

Эти группы характерны для пленок оксида цинка, полученных безрастворными методами, такими как термическое окисление металлического цинка, магнетронное распыление ZnO и атомно-слоевое осаждение (ALD). Гидроксильные группы ведут себя как сильные основания. Они активно «отрывают» протоны от органических катионов, входящих в состав перовскита, запуская цепочку реакций, ведущих к его необратимому разрушению фотоактивного слоя. В итоге оба типа перовскитного материала – и MAPbI₃, и Cs_0,12FA_0,88PbI₃ – быстро деградируют при контакте с такими поверхностями. Причем, надо сказать, чем выше концентрация OH-групп на поверхности ZnO, тем агрессивнее и быстрее происходит разрушение перовскитного слоя.

3. Аминные группы (-NH₂, -NHCH₃):

Данные функциональные группы образуются на пленках ZnO, нанесенных из растворов гидроксида цинка в водном аммиаке или метиламине. Поверхность таких пленок оказывается покрытой плотным слоем аминных групп, которая обеспечивает высокую фотостабильность обоим типам перовскитов:

– MAPbI₃ сохранял свои свойства более 4000 часов непрерывного интенсивного без заметной деградации.

– Cs_0,12FA_0,88PbI₃ показал ещё более впечатляющие результаты – свыше 5000 часов без каких-либо намеков на фоторазложение.

Экспериментальные данные были подтверждены теоретическими расчётами методом функционала плотности (DFT). Моделирование показало, что аминные группы образуют прочные и стабильные связи на границе раздела ZnO/перовскит. Они эффективно предотвращают отслоение йодида свинца (PbI₂) – одного из основных продуктов деградации – и, что критически важно, защищают органические катионы перовскита от депротонирования. Это открывает путь к созданию устойчивых перовскитных солнечных батарей, способных выдерживать большие периоды эксплуатации.

Практическое подтверждение:

Лабораторные образцы перовкитных солнечных батарей на основе оксида цинка, с аминной пассивацией показали рекордную стабильность — сохранили около 68% от первоначальный эффективности после 2500 часов работы в условиях непрерывного облучения белым светом. В то время как устройства с ацетатным ZnO, который, кстати говоря, является классическим электрон-транспортным слоем, быстро деградировали.

Выводы и перспективы:

Таким образом, коллектив исследователей убедительно продемонстрировал, что функциональные свойства одного и того же материала – оксида цинка – могут быть кардинально изменены путем целенаправленного контроля его поверхностной химии. Таким образом, представленный подход имеет широкие перспективы применения к другим оксидным зарядово-транспортным слоям (TiO₂, SnO₂ и т.д.), традиционно используемым в перовскитных солнечных батареях. Данное исследование открывает новое направление в перовскитной фотовольтаике, позволяющее одновременно улучшить как эффективность, так и эксплуатационную стабильность солнечных фотоэлементов.

Azat F. Akbulatov, Ivan S. Zhidkov, Lavrenty G. Gutsev, Olga A. Kraevaya, Nikita A. Emelianov, Gennady V. Shilov, Victoria V. Ozerova, Nadezhda N. Dremova, Ernst Z. Kurmaev, Pavel A. Troshin // The impact of ZnO on the stability of perovskite films and solar cells: Surface chemistry rules the game! // Materials Today Energy, Volume 47, January 2025, Q-1, IF=9

https://doi.org/10.1016/j.mtener.2024.101747

Поддержка от пресс-службы РАН: “Новые стратегии повышения долгосрочной стабильности перовскитных солнечных батарей”

Дайджест №24 (май 2025)
Подготовлено Отделом информации ИФАВ РАН

1. Лечение пациентов с IgA-нефропатией: призыв к новой парадигме

Treatment of patients with IgA nephropathy: a call for a new paradigm
Jurgen Floege et al.
Kidney International 2025, 107, 640–651

Нефропатия IgA (IgAN) – это редкое заболевание почек, вызванное аутоиммунной реакцией на аномальную форму иммуноглобулина А, что приводит к образованию иммунных комплексов, которые откладываются в почках. Иммунные комплексы вызывают протеинурию, что может привести к прогрессирующему повреждению почек и потере функции почек. До 50% пациентов с IgA-нефропатией с постоянной протеинурией прогрессируют до почечной недостаточности в течение 10–20 лет после постановки диагноза. В прошлом терапия пациентов с IgAN в основном сосредоточивались на оптимизации так называемой поддерживающей терапии, то есть блокаде ренин-ангиотензиновой системы, контроле артериального давления и изменении образа жизни. 2 апреля 2025 г. FDA выдало ускоренное одобрение на препарат атрасентан (Vanrafia), нестероидный мощный и селективный антагонист рецепторов эндотелина А (ETA), предназначенный для снижения протеинурии у взрослых с первичной иммуноглобулиновой нефропатией А (IgAN) с риском быстрого прогрессирования заболевания. Атрасентан является мощным и селективным пероральным антагонистом рецепторов ETA, в настоящее время находящимся на фазе 3 клинических испытаний. Активация рецепторов ETA способствует повышенной протеинурии, которая связана с повреждением почек, фиброзом и потерей функции почек при IgAN. Атрасентан может использоваться в качестве поддерживающей терапии для снижения стойкой протеинурии и сохранения функции почек у широкой популяции пациентов. Препарат принимается перорально один раз в день с пищей или без нее. Одобрение было получено в результате клинического исследования фазы 3 ALIGN, целью которого было измерение протеинурии у пациентов, принимающих атрасентан по сравнению с плацебо. Глобальное, рандомизированное, двойное слепое, многоцентровое исследование включало пациентов с IgA нефропатией, которые подвергались риску потери функции почек. 340 пациентов с общей протеинурией 1 г. или более в день, у которых была доказана IgA нефропатия, были рандомизированы 1:1 либо на плацебо, либо на пероральный прием атрасентана 0,75 мг один раз в день. Пациенты, принимавшие атрасентан, отметили снижение протеинурии на 36,1% по сравнению с плацебо в течение 36 недель, причем результаты были заметны уже на 6-й неделе и сохранялись до 36-й недели. Основные побочные эффекты атрасентана (периферический отек и анемия) были зарегистрированы примерно у 2% участников. Исследование ALIGN показало, что атрасентан имеет благоприятный профиль безопасности, соответствующий ранее полученным данным. Ускоренное одобрение атрасентана предоставит фармацевтам новый вариант лечения, если у пациентов с IgAN подозревается или подтверждается протеинурия. В настоящее время исследование ALIGN продолжается и ожидается, что новая информация появится в 2026 г., что может подкрепить положительные данные, касающиеся атрасентана.

2. GOG-3097/ENGOT-ov81/GTG-UK/RAMP 301: фаза 3, рандомизированное исследование, оценивающее авутометиниб плюс дефактиниб по сравнению с выбором исследователя лечения у пациентов с рецидивирующим серозным раком яичников низкой степени злокачественности

GOG-3097/ENGOT-ov81/GTG-UK/RAMP 301: a phase 3, randomized trial evaluating avutometinib plus defactinib compared with investigator’s choice of treatment in patients with recurrent low grade serous ovarian cancer
Rachel Grisham et al.
International Journal of Gynecological Cancer 2024

Низкозлокачественный серозный рак яичников (LGSOC) – редкий и высокорецидивирующий рак с ограниченными эффективными вариантами лечения. До этого не существовало других одобренных методов лечения, предназначенных специально для рецидивирующего LGSOC, который отличается от серозного рака яичников высокой степени злокачественности как по своей биологии, так и по тому, как он реагирует на лечение. Относительно серозного рака яичников высокой степени злокачественности серозный рак яичников низкой степени имеет более низкую заболеваемость, более молодой средний возраст проявления и более длительную среднюю общую выживаемость, но рецидивирующий серозный рак яичников низкой степени в конечном итоге является смертельным для большинства пациентов. Текущие стандартные варианты лечения основаны в первую очередь на лечении пациентов с серозным раком яичников высокой степени злокачественности и включают химиотерапию, гормональную терапию и антиангиогенные препараты. 8 мая 2025 г. FDA предоставило ускоренное одобрение комбинации авутометиниба и дефактиниба (Avmapki Fakzynja Co-pack) для лечения взрослых пациентов с рецидивирующим серозным раком яичников низкой степени злокачественности с мутацией гена KRAS (LGSOC), которые ранее получали системную терапию. Одобрение выдано на основании текущего исследования фазы 3 GOG-3097/ENGOT-ov81/GTG-UK/RAMP 301. Это рандомизированное международное открытое исследование фазы 3, разработанное для сравнения комбинации авутометиниба-дефактиниба с выбранным исследователем лечением у пациентов с рецидивирующим серозным раком яичников низкой степени злокачественности, у которых наблюдалось прогрессирование на предыдущей платиносодержащей терапии. Пациенты должны иметь рецидивирующий серозный рак яичников низкой степени злокачественности (мутант KRAS или дикий тип) и иметь документированное прогрессирование (рентгенологическое или клиническое). 270 пациентов рандомизированы в соотношении 1:1 либо в группу комбинации авутометиниба-дефактиниба (135 пациентов), либо в группу лечения по выбору исследователя (135 пациентов). Авутометиниб и дефактиниб вводятся перорально с использованием прерывистого режима дозирования. Авутометиниб назначался в дозе 3,2 мг перорально два раза в неделю плюс 200 мг дефактиниба перорально два раза в день циклами- 3 недели приема и 1 неделя перерыва. Наиболее распространенными побочными эффектами были усталость, проблемы с желудочно-кишечным трактом, сыпь и изменения в показателях крови. Основной конечной точкой исследования является выживаемость без прогрессирования. Расчетная дата завершения исследования – 2031 г. На сегодняшний день комбинация авутометиниба и дефактиниба продемонстрировала хорошо переносимый профиль токсичности даже у пациентов, прошедших интенсивное предварительное лечение. Исследование направлено на изменение стандарта лечения пациентов с рецидивирующим серозным раком яичников низкой степени и на потенциальное установление первой терапии, специально одобренной для серозного рака яичников низкой степени.

3. Подходы к болезни Альцгеймера – фокусировка на патологии, биомаркерах и кандидатах на клинические испытания

Alzheimer’s disease approaches – Focusing on pathology, biomarkers and clinical trial candidates
Jana Hroudova et al.
Progress in Neuropsychopharmacology & Biological Psychiatry 2024, 134, 111069

Болезнь Альцгеймера определяется как клинический синдром деменции, на переднем крае которого находятся сенильные бляшки, образованные отложениями b-амилоида и агрегатами гиперфосфорилированного тау-белка. Недавние исследования были сосредоточены на взаимосвязи между внутриклеточной и внеклеточной патологией b-амилоида, процессами, следующими за гиперфосфорилированием тау и дисфункцией органелл, особенно митохондрий. Стандартный фармакологический подход к лечению болезни Альцгеймера в настоящее время представлен ингибиторами холинэстеразы, а именно донепезилом, ривастигмином и галантамином и антагонистом рецептора N-метил-D-аспартата (NMDA) мемантином. Стратегии лечения болезни Альцгеймера различаются и включают ингибиторы холинэстеразы, модуляторы рецепторов NMDA, ингибиторы моноаминоксидазы (МАО), модуляторы нейротоксичности b-амилоида или тау, антиоксиданты, иммунотерапевтические средства и т. д. Современный подход к терапии болезни Альцгеймера основан на многоцелевых лигандах, которые сочетают ингибирование ацетилхолинэстеразы с дополнительными биологическими эффектами. Препараты с нейропротекторными и модифицирующими болезнь свойствами привлекают внимание исследователей. Кандидаты включают молекулы, которые положительно влияют на митохондриальную функцию и энергетический метаболизм нейронов. Трамипросат представляет собой низкомолекулярное аминосульфонатное соединение, принимаемое перорально. Он вызывает стабилизацию мономеров b-амилоида, тем самым уменьшая агрегацию олигомерного и фибриллярного (бляшек) b-амилоида. Ингибирование образования и удлинения олигомеров обеспечивает нейропротекцию против индуцированного последующего отложения b-амилоида. Механизмы действия трамипросата включают воздействие на b-амилоид, а также противовоспалительный эффект, как было продемонстрировано у пациентов с легкими когнитивными нарушениями. Молекулярная структура трамипросата подобна структуре нейромедиатора g-аминомасляной кислоты (ГАМК) и действует как ее функциональный агонист. У пациентов с легкими когнитивными нарушениями применение трамипросата в течение 1 года показало значительные улучшения по сравнению с исходным уровнем. CT1812 (Elayta), являющийся липофильным производным изоиндолина, представляет собой низкомолекулярный антагонист рецептора сигма-2, который предотвращает и вытесняет связывание олигомеров b-амилоида с нейронами. После завершения первых клинических исследований на людях CT1812 прошел клинические испытания на пациентах с болезнью Альцгеймера. В клиническом исследовании 19 пациентов (10 мужчин и 9 женщин, средний возраст 70,2 года) с болезнью Альцгеймера легкой или средней степени тяжести были рандомизированы в группу приема с 3 вариантами доз CT1812 (90, 280 или 560 мг один раз в день) или группу плацебо перорально один раз в день в течение 28 дней для определения безопасности и переносимости препарата. По результатам испытаний сделан вывод о перспективе использования CT1812 в качестве аллостерического антагониста рецепторов сигма-2 в качестве вероятного терапевтического кандидата для лечения легкой и умеренной болезни Альцгеймера. В обзоре приведены данные клинических испытаний и других препаратов для лечения болезни Альцгеймера (рапамицин, нилотиниб, трикаприлин и др.).

4. Комплексный подход к болезни Паркинсона: обращаясь к ее молекулярным, клиническим и терапевтическим аспектам

A Comprehensive Approach to Parkinson’s Disease: Addressing Its Molecular, Clinical, and Therapeutic Aspects
Mauricio Muleiro Alvarez et al.
International Journal of Molecular Sciences 2024, 25, 7183

Болезнь Паркинсона – это постепенно прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, характеризующееся медленным прогрессированием и разнообразными симптомами. Это второе по распространенности нейродегенеративное заболевание после болезни Альцгеймера. Этиология болезни Паркинсона включает экологические, геномные и эпигенетические факторы. Клинические симптомы состоят из немоторных и двигательных симптомов, при этом классическим проявлением являются двигательные симптомы. Немоторные симптомы включают беспокойство, нарушения сна, желудочно-кишечные симптомы, депрессию, обонятельные потери, дисавтономию и когнитивные нарушения. Терапевтический подходы охватывают фармакологические, нефармакологические и хирургические вмешательства. Традиционное фармакологическое лечение заключается в назначении лекарственных препаратов (ингибиторов МАО и леводопы), в то время как новые данные изучают потенциал антидиабетических агентов для нейропротекции и генной терапия для облегчения симптомов болезни Паркинсона. Характерные гистологические признаки болезни Паркинсона состоят из нейрональных включений в виде телец Леви и невритов Леви с потерей клеток в Substantia nigra и других областях мозга. Дофаминергические нейроны в компактной части Substantia nigra гибнут, вызывая характерные двигательные симптомы заболевания. Несмотря на доступность фармакологических, нефармакологических и хирургических методов лечения, включая стимуляторы головного мозга, спинного мозга и блуждающего нерва, пациенты продолжают испытывать прогрессирующую слабость, и ни одно лечение пока не оказалось успешным в качестве настоящего модификатора заболевания. Леводопа высокоэффективна в первые годы использования, поскольку есть достаточное количество дофаминовых нейронов, способных хранить дофамин и регулировать его высвобождение в полосатом теле. Однако по мере прогрессирования заболевания длительное использование леводопы может привести к дискинезиям, которые значительно влияют на качество жизни пациентов. Терапия леводопой эффективно облегчает двигательные симптомы, особенно тремор, брадикинезию и ригидность. Ее благотворное влияние на тремор охватывает как покоящийся, так и постуральный типы; однако она представляет повышенный риск возникновения дискинезий и двигательных колебаний. Ингибиторы МАО-В считаются препаратами первой линии для молодых пациентов с легкими двигательными симптомами в начале болезни Паркинсона. Они работают, ингибируя деградацию леводопы, тем самым стремясь продлить и усилить ее влияние на дофаминергическую нейротрансмиссию. Хотя ингибиторы МАО-В улучшают двигательные симптомы, их эффективность несколько ниже по сравнению с леводопой; однако они несут меньший риск возникновения дискинезии. Следовательно, пациенты с болезнью Паркинсона часто проходят лечение, включающее несколько классов препаратов, чтобы максимизировать преимущества и минимизировать побочные эффекты. По мере прогрессирования заболевания способность мозга хранить избыток дофамина уменьшается, что приводит к снижению реакции на лекарства и необходимости более высоких доз с течением времени. В обзоре подробно рассмотрены и нефармакологические виды лечения болезни Паркинсона (терапия плюрипотентными стволовыми клетками, глубокая стимуляция мозга, фокусированная ультразвуковая стимуляция и др.).

5. Научное и терапевтическое обоснование неуказанных методов лечения бокового амиотрофического склероза

The Scientific and Therapeutic Rationale for Off-Label Treatments in Amyotrophic Lateral Sclerosis
Richard Bedlack et al.
Annals of Neurology 2025, 97, 15–27

Боковой амиотрофический склероз является гетерогенным нейродегенеративным заболеванием с различными клиническими фенотипами и молекулярными причинами. Эта гетерогенность отражается в многочисленных основных механизмах, которые способствуют дегенерации двигательных нейронов при боковом амиотрофическом склерозе, таких как нейровоспаление, окислительный стресс и митохондриальная дисфункция. Проявления бокового амиотрофического склероза включают генерализованный паралич мышц и нарушение важнейших двигательных функций, таких как глотание, речь и дыхание. Кроме того, во время развития заболевания могут возникнуть когнитивные и психологические нарушения, такие как депрессия, лабильные эмоции и неадаптированное социальное поведение. Следовательно, целевые терапии, которые воздействуют только на один механизм, не оказывают существенного влияния на течение заболевания. В настоящее время не существует окончательного лечения этого прогрессирующего заболевания, и болезнь неизлечима. Кленбутерол – это b-агонист, назначаемый для лечения астмы. Доклинические исследования использованием моделей бокового амиотрофического склероза продемонстрировали улучшение двигательных функций, более медленное прогрессирование заболевания и снижение потери поясничных двигательных нейронов и веса тела. В рандомизированном открытом 24-недельном клиническом пилотном исследовании безопасности и эффективности перорального кленбутерола принимали участие 25 пациентов с боковым амиотрофическом склерозом. Средний возраст участников составил 59 лет, средняя продолжительность заболевания- 43 месяца, 48% были женщинами, 68% принимали рилузол, и никто не принимал эдаравон. Все участники получали кленбутерол, начиная с дозы 40 мг в день и увеличивая ее до 80 мг два раза в день. Основными результатами были безопасность и переносимость кленбутерола в дозе 80 мг два раза в день у пациентов с боковым амиотрофическом склерозом. В результате исследования подтвердилось, что кленбутерол безопасен для пациентов с боковым амиотрофическом склерозом, но он был менее переносимым в дозах, которые применялись в данном исследовании по сравнению с более ранним испытаниями, в которых пациентов лечили дозами 60 мг в день. Однако данное исследование ограничено небольшим размером выборки, и поэтому не может быть сделан достаточно однозначный вывод относительно эффективности кленбутерола. Следовательно, необходимо крупномасштабное клиническое исследование для определения его потенциальной эффективности. Комбинация сульфата хинидина (10 мг) и декстрометорфана (20 мг) под торговой маркой Nuedexta, является препаратом, одобренным для лечения псевдобульбарного аффекта. В перекрестном испытании 60 пациентов с боковым амиотрофическом склерозом получали либо плацебо, либо Nuedexta в течение 28–30 дней, затем период вымывания в течение 10–15 дней, за которым следовал второй этап лечения в течение 28–30 дней. Статистически значимые улучшения были замечены в группе, получавшей лечение препаратом Nuedexta. В обзоре рассмотрены и другие препараты для лечения бокового амиотрофического склероза (тамоксифен, метилкобаламин, никотинамидрибозид и др.).

6. Фармакологическое лечение когнитивных нарушений, связанных с шизофренией: современное состояние и перспективы на будущее

Pharmacological Treatment of Cognitive Impairment Associated With Schizophrenia: State of the Art and Future Perspectives
Antonio Vita et al.
Schizophrenia Bulletin Open 2024, 5(1), sgae013

Расстройства шизофренического спектра представляют собой тяжелые и часто изнурительные психические расстройства, которые оказывают постоянное негативное влияние на функционирование людей и реальные результаты. Антипсихотические препараты являются краеугольным камнем лечения расстройств шизофренического спектра и необходимы для достижения ремиссии психотических симптомов и клинической стабилизации, что представляет собой первые шаги процесса восстановления. Недавно разработанные антипсихотики второго поколения, такие как луразидон, карипразин, брекспипразол и луматеперон могут иметь благоприятный когнитивный профиль по сравнению с другими препаратами, но доказательства в этом отношении все еще предварительные и требуют дальнейших исследований. Дисбаланс в нейротрансмиттерных системах, включая глутаматергическую, ГАМКергическую и холинергическую системы, может способствовать развитию и тяжести когнитивных нарушений, связанных с шизофренией. Например, глутаматергическая система активно участвует в передаче возбуждающих сигналов, и было высказано предположение, что позитивная модуляция глутаматергической функции может оказывать положительное влияние на когнитивные нарушения, связанные с шизофренией. Все эти системы представляют собой потенциальные цели, связанные с когнитивной производительностью, и различные вещества, взаимодействующие с ними по-разному, исследуются или находятся в процессе разработки для лечения когнитивных нарушений, связанных с шизофренией. Иклепертин (BI 425809) – это селективный ингибитор транспортера глицина 1 (GlyT1), который был разработан и в настоящее время исследуется специально в качестве дополнения к антипсихотической терапии для лечения когнитивных нарушений, связанных с шизофренией. Доклинические исследования показали положительное влияние иклепертина на когнитивные результаты, в то время как несколько клинических исследований фазы 1 подтвердили безопасность и фармакокинетический профиль молекулы. Рандомизированное клническое исследование фазы 2 дало очень многообещающие результаты: 509 участников были случайным образом распределены в группы с дозами 2, 5, 10 и 25 мг дополнительного иклепертина или плацебо в пропорции 1:1:1:1:2. Значительные эффекты, связанные с группой иклепертина, наблюдались в конечной точке исследования через 12 недель, при этом группы с дозами 10 и 25 мг превзошли плацебо по глобальному баллу когнитивных способностей. Также наблюдался значительный эффект зависимости от дозы, хотя дозы 10 и 25 мг не давали существенно различающихся эффектов. Лувадаксистат (TAK-831, NBI-1065844) действует как селективный и мощный ингибитор оксидазы D-аминокислот (DAAO) и продемонстрировал положительное влияние на нейрокогнитивные и социальные когнитивные результаты на моделях расстройств шизофренического спектра. В клиническом исследовании INTERACT лувадаксистат в дозах 50, 125 и 500 мг сравнивали с плацебо в выборке из 315 участников. Результаты не показали значимых отличий между группами препарата и плацебо, хотя лувадаксистат продемонстрировал приемлемый профиль переносимости. Оценка когнитивных эффектов как лувадаксистата, так и иклепертина в настоящее время продолжается в нескольких различных специализированных испытаниях.

7. Гомеостаз и метаболизм железа и других ионов металлов при нейродегенеративных заболеваниях

Homeostasis and metabolism of iron and other metal ions in neurodegenerative diseases
Leilei Chen et al.
Signal Transduction and Targeted Therapy 2025, 10, 31

Нейродегенеративные заболевания характеризуются гибелью нейронов и потерей функций, что обычно приводит к постепенному снижению когнитивных, двигательных и сенсорных функций. Ионы металлов, такие как железо, марганец, медь, цинк и т.д., играют решающую роль в различных физиологических процессах в центральной нервной системе, включая энергетический метаболизм, строительство мембранного белка, синтез миелина и нейротрансмиттеров и т.д. Гомеостаз ионов металлов в мозге регулируется несколькими белками и молекулярными механизмами, которые работают вместе, чтобы контролировать процесс поглощения, хранения и высвобождения, тем самым поддерживая соответствующую их концентрацию и распределение среди различных областей мозга, клеток и органелл. Однако, как только гомеостаз этих ионов металлов нарушается, вызывая либо истощение, либо накопление, они могут влиять на активность ферментов, участвующих в нейродегенеративных заболеваниях, поскольку они служат важными кофакторами для ферментов. Кроме того, дисбаланс ионов металлов может способствовать развитию нейродегенеративных заболеваний посредством различных механизмов, включая стимулирование выработки и агрегации патологических белков, вызывая окислительный стресс, ферроптоз, купроптоз, старение клеток или нейровоспаление. Хелаторы металлов, способные изолировать ионы металлов и удалять их из их целевых участков посредством образования множественных координационных связей, стали перспективными терапевтическими мишенями для модуляции окислительно-восстановительных процессов и смягчения аномальной агрегации белков. Деферипрон – это перорально доступный хелатор железа, который удаляет избыток железа из мозга и других тканей. В двух плацебо-контролируемых исследованиях шестимесячный курс 30 мг/кг ежедневного приема деферипрона замедлил снижение когнитивных функций у пациентов с болезнью Паркинсона. Еще одно клиническое исследование показало, что лечение деферипроном (30 мг/кг/день в течение 32 месяцев) привело к снижению накопления железа в Substantia nigra у пациентов с болезнью Паркинсона с дизартрией и орофациальной дистонией. Двойное слепое плацебо-контролируемое клиническое исследование с участием 40 пациентов болезнью Паркинсона было проведено для оценки эффективности и безопасности деферипрона (30 мг/кг/день). Результаты показали, что деферипрон значительно снизил содержание железа в Substantia nigra с небольшим улучшением, наблюдаемым в двигательных признаках после 1 года лечения. Хелатирование железа может служить потенциальным альтернативным вариантом лечения для людей, страдающих нейродегенерацией, связанной с накоплением железа в мозге. Однако важно учитывать, что длительное лечение потенциально может привести к истощению запасов железа в организме и последующему дефициту железа. Преимущество хелаторов ионов металлов при нейродегенеративных заболеваниях заключается в их способности регулировать биодоступность ионов металлов, снижать окислительный стресс и агрегацию белков, тем самым обеспечивая нейропротекторные эффекты. Эти свойства делают ионы металлов многообещающими мишенями для лечения нейродегенеративных заболеваний.

8. Ингибиторы BACE1 при болезни Альцгеймера: текущие проблемы и будущие перспективы

BACE1 Inhibitors for Alzheimer’s Disease: Current Challenges and Future Perspectives
Judite R.M. Coimbra et al.
Journal of Alzheimer’s Disease 2024, 101, S53–S78

Болезнь Альцгеймера является основной причиной деменции. Она характеризуется накоплением внеклеточных нейритных бляшек, в основном состоящих из b-амилоидного пептида и внутриклеточных нейрофибриллярных клубков, содержащих гиперфосфорилированный тау. По мере развития заболевания прогрессирующая нейрональная деградация приводит к атрофии мозга и когнитивным нарушениям. За последние годы исследователи сосредоточились на антиамилоидных подходах для снижения уровня b-амилоида или нейтрализации его токсических эффектов, будь то в форме олигомеров, фибрилл или бляшек. Пептид b-амилоид образуется путем последовательного расщепления предшественника амилоидного белка (A PP) ферментом расщепления A PP (BACE1). Подтверждением критической роли BACE1 в патофизиологии болезни Альцгеймера являются повышенная концентрация и активность BACE1, наблюдаемые в мозге и жидкостях организма пациентов с болезнью Альцгеймера. Таким образом, BACE1 является главной лекарственной мишенью для снижения уровня b-амилоида на ранней стадии болезни Альцгеймера. Поэтому наиболее благоприятным подходом было бы начало модифицирующей болезнь терапии до начала деменции, предполагая, что нейродегенеративный процесс можно предотвратить или отсрочить, если терапевтическое вмешательство произойдет до начала клинических проявлений. Фермент b-секретаза 1 (BACE1) преимущественно находится в областях мозга и, как полагают, является основным детерминантом амилоидоза в центральной нервной системе. BACE1 считается потенциальной мишенью для лечения болезни Альцгеймера, так как это основной фермент, участвующий в каскаде амилоида-b. Верубецестат (MK-8931) является первым ингибитором BACE1 с хорошей биодоступностью. Клинические испытания фазы 1 показали, что он хорошо переносится и снижает концентрацию b-амилоидных бляшек в спинномозговой жидкости. В клинических испытаниях фазы 2 основное внимание уделялось проверке когнитивных свойств препарата. Верубецестат не продемонстрировал никаких улучшений в когнитивных способностях пациентов с болезнью Альцгеймера, и клиническое исследование было прекращено. Ланабецестат, пероральный ингибитор BACE1, проходил клинические исследования фазы 1, и результаты были удовлетворительными с хорошим профилем метаболизма и переносимости у пациентов с легкой формой болезни Альцгеймера. Он также снижал уровни b-амилоида в спинномозговой жидкости в группе, получавшей лечение. В фазе 2 клинических испытаний, которые были проведены с участием более чем 1400 пациентов, ожидаемым результатом исследования было улучшение когнитивных функций и снижение уровней b-амилоида в спинномозговой жидкости. Однако испытания пришлось прекратить, поскольку лечение ланабецестатом не достигло первичных конечных точек. Несмотря на неудачи в клинических испытаниях, исследование ингибиторов BACE1 не должно останавливаться. Ингибирование BACE1 вместе с другими мишенями может быть потенциальной стратегией и, вероятно, будет эффективным при болезни Альцгеймера. Также представляют интерес дальнейшее развитие многоцелевых препаратов (Multi-target drugs), которые позволяют одновременно модулировать несколько путей патогенеза заболевания.

9. Связь между приемом аспирина и риском развития деменции: систематический обзор и метаанализ

Association between aspirin use and risk of dementia: a systematic review and meta-analysis
Tao Tao et al.
European Geriatric Medicine 2024, 15, 3-18

Деменция и болезнь Альцгеймера являются изнурительными нейродегенеративными расстройствами, характеризующимися прогрессирующим снижением когнитивных способностей, потерей памяти и в конечном итоге потерей независимости. Деменция- это синдром, вызванный хроническим или прогрессирующим заболеванием мозга, связанным с нарушением высших корковых функций и влияющим на повседневное функционирование и качество жизни. В целом деменция связана с большим бременем сердечно-сосудистых факторов риска, включая сахарный диабет, курение, гипертонию и метаболический синдром. Таким образом, существует значительный сосудистый вклад в деменцию, при этом наличие сосудистой дисрегуляции существенно увеличивает вероятность того, что нейродегенеративная патология перерастет в деменцию. Несмотря на их растущую распространенность и значительное экономическое бремя, в настоящее время не существует эффективных методов лечения этих состояний, и терапевтические стратегии крайне необходимы. Аспирин является одним из наиболее часто используемых препаратов для первичной и вторичной профилактики сердечно-сосудистых заболеваний. Это неконкурентный, необратимый ингибитор циклооксигеназ COX-1, COX-2 и COX-3. При низких дозах 75–300 мг/день его основные эффекты заключаются в ингибировании COX-1 и последующем синтезе тромбоксана А2. Это снижает агрегацию тромбоцитов и вазоконстрикцию, что приводит к снижению образования внутрисосудистых сгустков. Было также обнаружено, что нейродегенеративные заболевания имеют повышенную экспрессию COX-1, и исследования показали, что это центральная часть нейровоспалительной реакции. Существуют неоднозначные результаты о роли аспирина в снижении риска болезни Альцгеймера. Есть несколько ключевых исследований, которые исследовали роль аспирина в снижении когнитивных функций и деменции. Рандомизированное контролируемое исследование ASPREE включило 19 114 пациентов без деменции старше 70 лет в группы аспирина или плацебо. Оно было прекращено досрочно после 4,7 лет наблюдения, поскольку аспирин не оказывал никакого эффекта. Оно не обнаружило существенной разницы между группами аспирина и плацебо в отношении деменции, а также аспирин вызывал более высокую частоту крупных кровотечений. Кроме того, аспирин не оказал значительного влияния на производительность в каких-либо конкретных когнитивных областях (например, память, психомоторная скорость, язык и исполнительные функции). Анализ подгрупп также не обнаружил, что аспирин замедлял снижение когнитивных способностей в подгруппах по возрасту, полу, этнической или расовой группе и факторам здоровья. Напротив, популяционное ретроспективное когортное исследование из Тайваня, включающее 28 321 пациента с сахарным диабетом 2 типа, показало, что низкая доза аспирина (40 мг) была связана с уменьшением риска возникновения болезни Альцгеймера. В целом преимущества аспирина в профилактике деменции и снижения когнитивных способностей остаются неубедительными. Большинство когортных исследований, изучающих роль аспирина в профилактике снижения когнитивных способностей или деменции, выглядели многообещающими, но это не было поддержано в большинстве рандомизированных контролируемых исследований.

10. Последние достижения в клинических испытаниях мультисистемной атрофии

Recent Advances in Clinical Trials in Multiple System Atrophy
David Bendetowicz et al.
Current Neurology and Neuroscience Reports 2024, 24, 95–112

Мультисистемная атрофия представляет собой редкое неуклонно прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, клинические проявления которого включают признаки паркинсонизма. Болезнь также характеризуется выраженной и быстропрогрессирующей вегетативной недостаточностью (ортостатической гипотензией, тазовыми нарушениями) в сочетании с двигательными нарушениями: акинетико-ригидным синдромом и мозжечковой атаксией. Патоморфологически данное заболевание относится к классу синуклеинопатий вместе с деменцией с тельцами Леви и болезнью Паркинсона, нейропатологическим признаком которых является накопление агрегатов а-синуклеина. Болезнь чаще встречается у мужчин и начинается обычно на шестом десятилетии жизни. На сегодняшний день мультисистемная атрофия относится к неизлечимым заболеваниям. Симптоматическая терапия позволяет несколько облегчить состояние больного, но не может остановить прогрессирование дегенеративных процессов. Длительность жизни пациентов после появления первых симптомов не превышает 8–10 лет. Летальный исход обусловлен осложнениями бульбарного синдрома, интеркуррентными инфекциями и сердечно-сосудистой недостаточностью.Текущие клинические испытания в основном сосредоточены на воздействии на а-синуклеин, поэтому нацеливание на а-синуклеин в настоящее время считается наиболее перспективной стратегией для нейропротекторных препаратов для мультисистемной атрофии. Рифампицин был первым препаратом, испытанным на пациентах с мультисистемной атрофией на предмет его потенциальных антиагрегационных свойств против а-синуклеина. Он успешно снижал олигомерные формы а-синуклеина на доклинических моделях. В рандомизированном, двойном слепом, плацебо-контролируемом исследовании 100 участников в возрасте 30–80 лет с множественной системной атрофией были рандомизированы (1:1) на рифампицин 300 мг два раза в день или соответствующее плацебо (капсулы рибофлавина 50 мг). Результаты показали, что рифампицин не замедляет и не останавливает прогрессирование множественной системной атрофии. Препарат Anle138b представляет собой перорально биодоступное производное пиразола. Было показано, что небольшие агрегаты (олигомеры) а-синуклеина являются наиболее значимыми нейротоксичными видами и являются мишенью для Аnle138b, который имеет высокое сродство к олигомерным формам а-синуклеина. Препарат изучался в одноцентровом, двойном слепом, рандомизированном, плацебо-контролируемом исследовании. 68 здоровых участников были рандомизированы (1:1 для контрольных субъектов и 1:5 для основной группы) для приема плацебо или Аnle138b (диапазон доз от 50 мг до 300 мг в день) соответственно. Кроме того, влияние пищи на фармакокинетику Аnle138b у здоровых субъектов было исследовано в дозах 150 мг в день. Лечение проводилось перорально в твердых желатиновых капсулах, содержащих либо 10 мг, либо 30 мг Аnle138b или только вспомогательное вещество. Клиническое исследование показало, что ингибитор агрегации а-синуклеина Аnle138b имеет благоприятный профиль безопасности у здоровых добровольцев и хорошую фармакокинетику. В основном отрицательные результаты испытаний препаратов для лечения мультисистемной атрофии подчеркивают важность лучшего понимания основных механизмов заболевания и улучшения доклинических моделей.

Все выпуски дайджеста можно найти на сайте ИФАВ РАН по ссылке
https://www.ipac.ac.ru/digest.html

В современном развитии магнитных материалов и спинтронических устройств важное значение приобретает возможность корректировать ключевые магнитные характеристики с помощью температурной пост-обработки. Особенно это актуально для многослойных функциональных материалов и тонкоплёночных структур, в которых взаимодействие между слоями определяет работу устройств магнитной записи и считывания, широко используемых в микроэлектронике.

Функциональным элементом в таких структурах является гетеропереход ферромагнетик – антиферромагнетик, на котором локальные намагниченности обоих слоёв оказываются нескомпенсированными и связанными в результате обменного взаимодействия.

В результате такого обмена центр петли гистерезиса ферромагнитного слоя смещается в положительные или отрицательные поля, сам гистерезис становится асимметричным, и, вместо двух возможных состояний остаточной намагниченности, в отсутствие магнитного поля реализуется только одно, в котором остаточный магнитный момент ферромагнитного слоя сонаправлен с нескомпенсированным локальным магнитным моментом на гетерогранице.

Данный эффект, называемый обменным смещением, реализуется в многочисленных системах ферро-антиферромагнетик и широко применяется в технологии магнитной памяти и сенсоров магнитного поля.

Исследование, проведенное учеными Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН (Черноголовка) совместно с Центром фотоники и двумерных материалов (Долгопрудный), показало, что как обменное смещение, так и остаточную намагниченность в таких структурах можно регулировать с помощью термомагнитного воздействия, т. е. нагрева в определенном магнитном поле. Процесс включает три этапа: нагрев от комнатной температуры (22 °C) до заданной температуры T_EXP, выдержка при T_EXP с приложенным полем H_EXP, и охлаждение обратно до 22 °C. В зависимости от режима воздействия меняется характер полученного магнитного поведения.

В режимах, при которых поле прикладывается во время нагрева и охлаждения, поле обменного смещения изменяется постепенно, от отрицательных к положительным значениям — это позволяет управлять направлением магнитной оси. В случае же, когда поле выключено на стадиях нагрева и охлаждения, и включено только на стадии выдержки при T_EXP, возникает составная петля гистерезиса с промежуточным стабильным многодоменным состоянием. В отсутствие последующего нагрева это состояние также служит состоянием остаточной намагниченности и не зависит от магнитной предыстории.

В то же время, это состояние оказывается чувствительным к температуре экспозиции, и, следовательно, его стабильная доменная конфигурация может быть запрограммирована с помощью нескольких последовательных экспозиций. Например, в структурах с единственным ферро-антиферромагнитным интерфейсом, таких как NiFe/IrMn или NiFe/Cu/IrMn появляется возможность создавать локальные области с различными направлениями поля обменного смещения. В отсутствие магнитного поля эти области задают направления локальной остаточной намагниченности в ферромагнитном слое плёнки, возвращая любую магнитную конфигурацию к одному и тому же запрограммированному многодоменному остаточному состоянию.

При этом для создания программирования остаточных многодоменных состояний в таких структурах возможно применение производственно-доступных методик температурной экспозиции, не требующих локального нагрева и намагничивания с высокими градиентами магнитных полей.

Таким образом, в гетероструктурах с обменным смещением реализована методика программирования многодоменных состояний, устойчивых к последующим воздействиям магнитного поля. После выключения магнитного поля распределение намагниченности в таких структурах всегда возвращается в одно и то же остаточное многодоменное состояние, запрограммированной на стадии термомагнитной экспозиции. Это делает работу спинтронических устройств микроэлектроники надёжной и независимой от последующих экспозиций в магнитном поле.

В технологиях магнитных сенсоров этот эффект позволяет реализовать линейное и безгистерезисное переключение магнитного момента в заданном диапазоне полей, обеспечивая взаимно-однозначное соответствие между детектируемым магнитным полем и выходным напряжением сенсора.

Исследованные механизмы формирования стабильных многодоменных состояний в многослойных тонких плёнках с обменным смещением позволяют точно настраивать магнитные свойства таких структур, что важно для разработки высокоточных сенсоров и запоминающих устройств. Понимание процессов динамики магнитных доменов открывает новые возможности для технологического контроля и оптимизации работы магнитных систем на наноуровне.

A. D. Talantsev, R. B. Morgunov, A. I. Chernov // Thermomagnetically controlled setting of double-biased hysteresis in NiFe/IrMn films with a single ferro-antiferromagnet interface // Journal of Applied Physics, том 137, издание 12, Q-2. IF=2.7

https://doi.org/10.1063/5.0256606

Международная команда ученых из России и Японии открыла уникальные свойства молекулы труксенона — симметричного органического лиганда. Результаты их исследований, опубликованные в журнале European Journal of Inorganic Chemistry представлены на его обложке и  демонстрируют потенциал труксенона как компонента для создания новых материалов с необычными магнитными и оптическими характеристиками.

---

Симметрия и радикалы: как труксенон меняет правила игры

Труксенон (Tr) — это молекула с высокой C_3h симметрией и вырожденной LUMO орбиталью, которая при восстановлении способна образовывать анион-радикалы (Tr•⁻) и дианионы (Tr²⁻). Эти формы обладают способностью к координации на d- и f-металлы, такие как марганец и тербий.

Особое внимание привлекает влияние окружающих катионов и координирующихся металлов на структуру и симметрию анионов Tr. Сами по себе высоко симметричные анионы подвержены слабому Ян-теллеровскому искажению. Однако, из-за асимметричного расположения катионов Cp*₂Co⁺ относительно Tr•⁻ искажения увеличиваются в 2,4 раза по сравнению со структурой, в которой используется катион Bu₃MeP⁺, и это приводит к удлинению связей C=O в Tr•⁻. Асимметричное распределение спиновой плотности в анион-радикалах подтверждается данными ЭПР-спектроскопии. В дианионах основным состоянием является триплет, но из-за несимметричного подхода катионов цезия к карбонильным группам Tr²⁻ основным состоянием становится синглет, а триплет заселяется только при комнатной температуре. Координация с металлами еще сильнее усиливает искажения. Это приводит к локализации отрицательного заряда и спиновой плотности почти исключительно на атомах кислорода, участвующих в связывании. В результате, в комплексах {Mn(II)(acac)₂·Tr}⁻ и {Tb (III)(TMHD)₂·Tr}⁻ наблюдается очень сильный (рекордный для марганца) антиферромагнитный обмен между спинами парамагнитных металлов и анион-радикальных лигандов.

Оптика и магнетизм: от лабораторных исследований к технологиям

Еще одна особенность Tr•⁻ и Tr²⁻ — их способность поглощать свет в практически во всем видимом и ближнем ИК диапазоне вплоть до 2000 нм — что делает эти соединения перспективными для применения в фотоэлектронике.

Данное исследование открывает новые горизонты для разработки материалов с управляемыми магнитными и оптическими характеристиками. Однако, ученые подчеркивают необходимость дальнейших исследований таких лигандов, например, трианион-радикальные лиганды Tr³⁻. При симметричной координации тремя магнитными центрами могут сохранять высокоспиновое состояние и эффективно передавать магнитный обмен между парамагнитными центрами. Также ведутся работы по оптимизации условий синтеза и повышению стабильности полученных соединений.

Это исследование — пример важности междисциплинарного подхода. Сочетание методовкоординационной химии, квантовой теории и спектроскопии позволило раскрыть сложные механизмы, лежащие в основе новых свойств этих молекул.

В исследовании принимали участие научные сотрудники отдела кинетики и катализа ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Кира Кривенко, Александр Шестаков. Максим Фараонов и Дмитрий Конарев в содружестве с учеными из других исследовательских центров:

• Институт физики твердого тела, Черноголовка
• Химический факультет, Высшая школа наук, Киотский университет, Япония

Kira D. Krivenko, Alexander F. Shestakov, Maxim A. Faraonov, Alexey V. Kuzmin, Salavat S. Khasanov, Akihiro Otsuka, Hideki Yamochi, Hiroshi Kitagawa, Dmitri V. Konarev // Complexes of d‐ and f‐metal Ions with Redox‐Active and Highly Symmetric Truxenone Ligand: Effect of Cations and Coordination on Distortions of Radical Anions and Singlet–Triplet Transition in Dianions // European Journal of Inorganic Chemistry, Q-2, IF=2.2

https://doi.org/10.1002/ejic.202400760

Представьте электронные устройства, где информация передается не c помощью электрического тока, а посредством контролируемого перераспределения зарядов внутри молекул. На этом принципе основаны молекулярные квантовые клеточные автоматы (quantum cellular automata, QCA) перспективные в качестве бестоковой альтернативы традиционной полупроводниковой микроэлектроники. QCA-устройства состоят из квадратных молекулярных ячеек, каждая из которых содержит два мобильных электрона. Благодаря кулоновскому отталкиванию, электроны занимают противоположные вершины квадрата, кодируя «0» и «1». Переключение между состояниями происходит за счет переноса электронов и взаимодействия электронов с молекулярными колебаниями (вибронной связи).

Ранние исследования предполагали, что перенос электронов может происходить исключительно вдоль сторон молекулярного квадрата. Научные сотрудники из Отдела Строения Вещества ФИЦ ПХФ и МХ РАН, опубликовали новое исследование в Journal of Chemical Physics впервые учли все возможные пути электронного переноса, включая диагональный перенос с целью понять, как последний влияет на функциональные свойства QCA.

Результаты исследования показали, что топология сети электронного переноса играет определяющую роль. Так, например, наличие диагональных переходов влияет на стабильность спиновых состояний: они могут менять распределение зарядов внутри системы и тем самым стабилизировать определённые конфигурации. Также выяснилось, что в отличие от переноса, происходящего вдоль сторон квадратной ячейки, диагональный перенос не ослабляет, а усиливает локализацию электронной пары, что приводит к улучшению поляризационных свойств ячеек. Топология сети электронного переноса влияет также на тепловыделение, сопровождающее быстрое переключение ячейки между булевыми состояниями «0» и «1».

Таким образом, полученные результаты открывают путь к проектированию более эффективных молекулярных QCA, где управление путями переноса электронов позволит минимизировать потери энергии и повысить скорость работы. Возможно, в будущем это станет основой для компактных и энергоэффективных квантовых устройств.

Andrew Palii, Valeria Belonovich, Denis Korchagin, Juan Modesto Clemente-Juan, Boris Tsukerblat // Effects of electron transfer network topology on functioning of quantum cellular automata based on mixed-valence two-electron molecular squares // Journal of Chemical Physics, том 162, издание 14 Q-1, IF=3.1

https://doi.org/10.1063/5.0260024

Перовскитная фотовольтаика остается одной из наиболее активно развивающихся областей науки, и в нашем Центре этому направлению исследований уделяется большое внимание.  Основные задачи сводятся к повышению эффективности преобразования света и продлению срока службы перовскитных солнечных батарей (ПСБ). Отчасти эти задачи решаются за счет разработки дырочно-транспортных материалов (ДТМ) – важнейших межслоевых материалов в ПСБ, о чем сообщается в работе сотрудников ФИЦ ПХФ и МХ РАН, опубликованной в Macromolecular Chemistry and Physics.

Ученые создали новый сопряженный полимер Lira24 с простой структурой и продемонстрировали его высокий потенциал в качестве ДТМ в лабораторных образцах ПСБ. Сочетание предложенных структурных блоков в основной цепи полимера обеспечило хорошее согласование энергии высшей занятой молекулярной орбитали ДТМ с валентной зоной перовскитного материала MAPbI₃, что важно для эффективного извлечения носителей зарядов из активного слоя. Кроме того, разработанный полимер Lira24 показал на два порядка большие подвижности дырок (1.7×10^-3 см²В^-1с^-1), чем у широко используемого стандартного ДТМ – PTAA. Последнее связано с хорошим упорядочением полимерных цепей в конденсированной фазе, что было установлено с помощью широкоуглового рассеяния рентгеновского пучка. Теоретические расчеты показали, что хорошая организация макромолекул Lira24 в твердой фазе обусловлена нековлентными внутримолекулярными взаимодействиями, которые выступают в роли «конформационного замка». Изготовленные коллегами из Сколковского института науки и технологий перовскитные солнечные батареи с использованием в качестве ДТМ нового полимера Lira24 показали эффективность преобразования света 18.1%.

«Работы с этим материалом продолжаются и вскоре можно ожидать улучшения достигнутых показателей» – сообщает первый автор работы Иваненко Диана – студентка четвертого курса Белгородского государственного технологического университета.

«Примечательно, что значительная часть синтетической работы была выполнена молодыми исследователями в рамках летней исследовательской школы «ЛИРА-24», организованной на базе ФИЦ ПХФ и МХ РАН» – комментирует заведующий лабораторией фоточувствительных и электроактивных материалов, Александр Аккуратов. «Лагерь предоставил уникальную возможность студентам погрузиться в фундаментальную и прикладную науку. Ребята с большим интересом участвуют в работе, ответственно относятся к решению поставленных задач и находят оригинальные подходы к достижению цели»

Руководитель Лагеря «ЛИРА» заведующий ОПиКМ Георгий Малков отмечает, что вовлечение студентов в исследовательский процесс в нашем Центре в таком формате является не только важным этапом подготовки научных кадров, но и возможностью популяризации научной деятельности в институтах РАН.

Работа выполнена коллективом авторов ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Диана Иваненко, Оксана Лашманова, Мария Агапитова, Михаил Терещенко, Наталья Никитенко, Алексей Пирязев, Дмитрий Черняев, Сергей Карпов, Илья Кузнецов, Дмитрий Иванов и Александр Аккуратов.

А также при участии ученых из других центров исследований:

• Белгородский государственный технологический университет, Белгород
• Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва, Саранск
• Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара
• Воронежский государственный университет, Воронеж
• Сколковский институт науки и технологий, Москва
• Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь
• Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва
• Университет науки и технологий «Сириус», Сочи

D. A. Ivanenko, O. I. Lashmanova, A. V. Sklemina, A. V. Skorlukhanova, M. M. Agapitova, A. N. Zhivchikova, M. M. Tepliakova, M. D. Tereshchenko, N. G. Nikitenko, A. A. Piryazev, E. D. Siaglova, D. A. Chernyayev, S. V. Karpov, I. E. Kuznetsov, D. A. Ivanov, A. V. Akkuratov // Novel Benzodithiophene-Based Polymer with Intramolecular Non-Covalent Interactions as a Hole Transporting Layer for Perovskite Solar Cells // Macromolecular Chemistry and Physics, 18.04.2025, Q-2, IF=3.4

https://doi.org/10.1002/macp.202400489

В условиях необходимости устойчивого развития рынка энергетических накопителей происходит постепенный переход от традиционных литий-ионных аккумуляторов к альтернативным технологиям. Среди них особое внимание привлекают калий-ионные батареи, которые обладают рядом преимуществ, таких как доступность калия и потенциал для снижения стоимости. Однако на сегодняшний день их практическое внедрение сталкивается с рядом технических препятствий, связанных с недостаточной оптимизацией компонентов и отсутствием эффективных электролитных систем.

Одной из ключевых проблем является разработка безопасных и стабильных гелевых полимерных электролитов, которые обеспечивают хорошую электропроводность и механическую прочность. В литий-ионных батареях широко используют гелиобразующие полимеры, образующиеся в процессе in situ полимеризации, инициируемой растворимыми в электролите инициаторами. Однако аналогичные подходы не работают для калий-ионных систем, поскольку используемый в них инициатор — KPF6 — не вызывает необходимой реакции полимеризации.

В исследовании предложено решение этой проблемы посредством использования нового добавки — NOPF6, которая запускает реакцию полимеризации диизоксолана (DOL) внутри ячейки, приводя к образованию гелевого электролита прямо в процессе работы батареи. Такой подход позволил создать первые калий-ионные батареи с гелевым полимерным электролитом на основе DOL и добиться значительного улучшения циклической стабильности.

Дополнительно проведённое детальное исследование реакции полимеризации с помощью газовой хроматографии-масс-спектрометрии (GC-MS) выявило ключевые промежуточные соединения и механизмы стабилизации оксониевых ионов, а также природу конечных групп в цепях полимера. Полученные фундаментальные знания и предложенная методика самосгущения электролита открывают новые возможности для разработки высокоэффективных гелевых электролитов не только для калий-ионных батарей, но и для других типов энергетических устройств.

Данный подход представляет собой важный шаг к созданию более безопасных, долговечных и экономичных аккумуляторов будущего, способных заменить существующие технологии и обеспечить устойчивое развитие энергетики.

В исследовании принимали участие: Е. Щурик, Ю. Балуда,  О. Краевая – лаборатория перспективных электродных материалов для химических источников тока, С.М. Алдошин – научный руководитель ФИЦ ПХФ и мХ РАН и П. Трошин – лаборатория функциональных материалов для электроники и медицины

Elena V Shchurik, Yuriy Baluda, Olga A Kraevaya, Sergey M. Aldoshin, Pavel A. Troshin // Exploring 1,3-dioxolane polymerization initiated by NOPF₆: a universal approach to self-solidifying electrolytes for high-capacity retention potassium batteries // Sustainable Energy and Fuels, том 9, издание 8, страницы 2072-2078. Q-1, IF=5

DOI: https://doi.org/10.1039/D4SE01421A

В последние годы перовскитные солнечные батареи (ПСБ) привлекают внимание ученых со всего мира благодаря их высокой эффективности и низкой стоимости производства. Однако для достижения максимальной производительности и стабильности критически важны материалы, обеспечивающие транспорт носителей зарядов. Особый интерес представляют полимеры, которые могут служить дырочно-транспортным материалом — компонентом, ответственным за перенос положительных носителей заряда.

Недавно была синтезирована серия сопряженных полимеров (BDD-X)n на основе 5,7-бис(2-этилгексил)бензо[1,2-c:4,5-c′]дитиофен-4,8-диона (BDD), где X = B (P1), TBT (P2) и TBTBT (P3) (T — тиофен, B — бензо[c][1,2,5]тиадиазол). Научные сотрудники из Комплекса лабораторий функциональных органических и гибридных материалов изучили как изменение структуры блока X влияет на оптические и электронные свойства полимеров, морфологию их плёнок и, в конечном счете, на эффективность перовскитных солнечных батарей.

Полимер P1 с простейшей молекулярной структурой обеспечил высокую эффективность преобразования энергии (PCE) — 20,1%, превзойдя устройства на основе более сложных полимеров P2–P3 и референсного поли(триариламина) РТА.

Высокая эффективность P1 обусловлена: 

– оптимальным положение уровня HOMO полимера по отношению к валентной зоне перовскитного полупроводника; 

– низкой концентрацией дефектов и подавленной рекомбинацией носителей на границе P1/перовскит; 

– высокой однородностью полимерной плёнки, подтверждённой атомно-силовой микроскопией и сканирующей ближнепольной ИК-микроскопией (IR s-SNOM). 

Расчёты методом теории функционала плотности (DFT) выявили, что строительные блоки полимеров P1–P3 взаимодействуют с поверхностью перовскита, пассивируя её дефекты через супрамолекулярные взаимодействия.

Таким образом, простые сопряженные полимеры демонстрируют потенциал в качестве эффективных дырочно-транспортных материалов для ПСБ. Этот подход открывает путь к созданию стабильных и эффективных устройств для солнечной энергетики.

В работе принимали участие: Е. Комиссарова, А. Мумятов – лаборатория перспективных электродных материалов для химических источников тока; В. Озерова, Л. Фролова, А. Акбулатов – группа молекулярной и гибридной электроники; Л. Гуцев – лаборатория структурной химии; С. Куклин, Н. Емельянов, П. Трошин – лаборатория функциональных материалов для электроники и медицины

Ekaterina A. Komissarova, Sergei A. Kuklin, Victoria V. Ozerova, Andrey V. Maskaev, Azat F. Akbulatov, Nikita A. Emelianov, Alexander V. Mumyatov, Lavrenty G. Gutsev, Lyubov A. Frolova, Pavel A. Troshin// Dopant-Free Polymeric Hole-Transport Materials for Perovskite Solar Cells: Simple Is Best! // ACS Applied Energy Materials, том 8, издание 7, страницы 4072-4079. Q-1, IF=5.4

https://doi.org/10.1021/acsaem.4c02631