Проект реализуется в рамках программы "ПРИОРИТЕТ 2030".
Предлагаемый к реализации проект направлен на создание подходов к дизайну супрамолекулярных иерархических структур на основе нанокластерных полиоксометаллатов (ПОМ) для управления процессами фотоиндуцированного переноса заряда в фотокаталитических наносистемах; для анализа биологических аспектов влияния ПОМ и их ассоциатов с гормональными препаратами и антигенами на сигнальные пути активации иммунного ответа; и для формирования биосовместимых полимерных матриц с рН-зависимым рилизингом целевых компонентов. Среди широкого класса ПОМ нами выбраны следующие базовые структуры: ион Доусона K6[P2W18O62] и Кеплераты {Mo132} и {Mo72Fe30}.
Первая часть проекта посвящена созданию динамических структурных библиотек на основе триады «фотосенсибилизатор-ПОМ-циклодекстрин» (ФПЦ). Конъюгирование флуорофоров (фотосенсибилизаторов) к ПОМ планируется проводить через ковалентное связывание с триольным лигандом (ТРИС), координированным к ПОМ типа Доусона через мостиковые атомы кислорода трех октаэдров ванадия в полярном положении. Указанные реакции имеют высокие выходы, а полученные продукты будут характеризованы с помощью структурных (РСА, ИК и КР спектроскопия) и фотофизических методов (ЭСП, флуориметрия, время-разрешенная спектроскопия и др.). Ассоциация ПОМ с циклодекстринами, способными к взаимодействиям «хозяин-гость» (диаметр поры от 0.47 до 0.83 нм для α и γ типа, соответственно), была ранее показана для иона Доусона за счет хаотропного эффекта. Таким образом, движущей силой образования триад ФПЦ является процесс самосборки в водных растворах. Полученные системы будут изучены со структурной точки зрения, проведен анализ фотофизических (процессы межмолекулярного переноса энергии и заряда) и электрохимических (мультиэлектронное восстановление) характеристик и реализованы тестовые эксперименты по фотокаталитической активности в реакциях восстановления органических субстратов.
Вторая часть проекта связана с биологическими аспектами применения ансамблей на основе ПОМ и биоактивных молекул: гормональных соединений, антигенов, белков-транспортеров и лекарственных препаратов. Используя Кеплерат {Mo72Fe30} в качестве наноядра, планируется изучить его проникновение в индвидуальной форме и в комплексе с белками-транспортерами в макрофаги (на моноцитарной культуре и в выделенном из живого объекта препарате) для доставки целевых молекул: активаторов CD-сигнальных путей (гормоны) и антигенов (белковой природы) для их последующей презентации на поверхности макрофагов и формирования иммунного ответа. Анализ уровня презентации антигенов будет оценен методом вестерн-блоттинга и флуоресцентной микроскопии посредством инкубирования образцов с первичными антителами и вторичными антителами, конъюгированными с флуоресцентной меткой. Кроме того, будет дана количественная оценка презентации антигенов по величине флуоресцентного сигнала на планшетном ридере. Будут проанализированы морфологические изменения в макрофагах стандартными гистологическими методами.
Использование структурного аналога, Кеплерата {Мо132} для ассоциации с лекарственными препаратами позволит создать системы пролонгированного рилизинга на основе биосовместимых гидрогелевых матриц (хитозан, акриламид). Полученные в условиях фотополимеризации с рибофлавином (витамин Б2), такие гели являются абсолютно нетоксичными, в отличие от полимеризации со стандартными инициаторами радикального процесса. Включение в состав матрицы ПОМ, ассоциированного с биоактивными молекулами (БМ), позволит реализовать их рН-зависимый рилизинг, обусловленный постепенной деструкций данного Кеплерата при физиологическом рН (7.4). В дополнение, ковалентная иммобилизация в полимерной матрице родамина-Б, флуоресцирующего при деструкции ПОМ, позволит проводить мониторинг остаточной концентрации {Мо132}, а, следовательно и БМ, в геле.
Резюмируя, можно отметить что, в анонсированном проекте реализуется комплексный подход к решению фундаментальных и прикладных аспектов супрамолекулярного дизайна функциональных материалов на основе нанокластерных ПОМ, как универсальных неорганических темплатов. Таким образом, цель и задачи проекта служат реализации стратегии по проведению прорывных научных исследований, направленных, в конечном счете, на создание научной базы для возникновения высокотехнологичной, наукоемкой продукции, в соответствии с целевым направлением расходования средств программы СП4. Кроме того, в контексте направления КБК 0708, предоставляемого гранта, реализуемый проект служит развитию научной университетской среды и позволит сформировать кадровый потенциал с высоким уровнем компетенций для решения сложных химических и материаловедческих задач на мировом уровне. Включение в состав коллектива обучающихся университета дополнительно позволит интегрировать процесс образования и проведения научно-исследовательских работ на мировом уровне и создаст необходимую основу для участия в реализации различных прикладных исследований и научных разработок в химической отрасли.
