Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Проведено исследование потенциальной возможности применения синтетических алюмосиликатов в качестве селективных и нетоксичных гемосорбентов. Исследование было направлено на решение проблемы разработки селективных сорбентов для избирательной адсорбции токсичных веществ белкового происхождения, накапливающихся в организме при онкологических, иммунных, инфекционных и других заболеваниях, в частности – при сепсисе. Для решения задач проекта в гидротермальных условиях были синтезированы образцы пористых алюмосиликатов различных структурных типов, химического состава и с различной морфологией частиц. Были получены образцы слоистых силикатов со структурой монтмориллонита, отвечающие химической формуле Na2x(Al2(1-x),Mg2x)Si4O10(OH)2.nH2O, с x=1 (Mg3Si4O10(OH)2.nH2O, аналог сапонита) и с x=0.9 (Na1.8Al0.2Mg1.8Si4O10(OH)2.H2O) и 0.5 (Na1.0Al1.0Mg1.0Si4O10(OH)2.nH2O), то есть различающиеся степенью изоморфного замещения атомов магния в октаэдрических слоях; образцы, отвечающие формуле каолинита Al2Si2O5(OH)4 с различной морфологией – сферической, губчатой, трубчатой и пластинчатой; а также цеолиты трёх структурных типов – паулингит, Beta, Y и Rho, значительно различающиеся по соотношению Si/Al (4.3, 3,7 и 13 соответственно) и пористости (диаметр внутренних полостей и каналов меняется в диапазоне от 0.36 до 0.75 нм). С целью разработки новых эффективных гемосорбентов на основе синтезированных алюмосиликатов, изучена сорбционная способность образцов синтетических пористых алюмосиликатов в отношении модельных белковых молекул – окситоцину (маркер низкомолекулярных белков, молекулярная масса 1 кДа), альбумину (маркер среднемолекулярных белков, молекулярная масса 67-69 кДа) и иммуноглобулину (молекулярная масса 150 кДа), а также в отношении важнейших компонентов плазмы крови - катионам натрия, калия и витаминам в среде, моделирующей биологическую среду организма. Проведена оценка потенциальной возможности использования алюмосиликатов в качестве гемосорбентов для экстракорпоральной очистки крови. Модели Ленгмюра, Фрейндлиха и Темкина были использованы для описания экспериментальных изотерм адсорбции белковых молекул. Для обработки кинетических данных использовали модели адсорбции псевдо-первого и псевдо-второго порядка. Образцы исследовали методами рентгеновской дифракции, электронной микроскопии, низкотемпературной адсорбции азота, определен дзета-потенциал поверхности образцов и изучено распределение активных центров на их поверхности с использованием метода адсорбции кислотно-основных индикаторов. С помощью гемолитического теста определена способность исследуемых образцов повреждать мембраны эукариотических клеток. Проведена оценка цитотоксического действия исследуемых образцов в отношении культивируемых эндотелиальных клеток человека линии Ea.hy 926. На основании полученных результатов сделаны выводы о перспективности разработки новых селективных нетоксичных гемосорбентов на основе синтетических алюмосиликатов с заданным комплексом свойств, превосходящих по своим характеристикам активированные угли. По результатам исследования опубликованы две статьи и сделаны четыре устных доклада на конференциях. Информация о проекте была освещена в СМИ в сети Интернет (https://new.ras.ru/activities/news/razrabotki-sotrudnikov-ikhs-ran-pomogut-borotsya-s-sepsisom/, https://indicator.ru/chemistry-and-materials/novye-sorbenty-ot-rossiiskikh-uchenykh-pomogut-borotsya-s-sepsisom-08-11-2022.htm, https://www.rscf.ru/news/chemistry/novye-sorbenty/, https://naked-science.ru/article/column/novye-sorbenty-ot-rossijskih-uchenyh, https://scientificrussia.ru/articles/novye-sorbenty-ot-rossijskih-ucenyh-pomogut-borotsa-s-sepsisom, https://scientificrussia.ru/articles/novye-sorbenty-ot-rossijskih-ucenyh-pomogut-borotsa-s-sepsisom, https://nauka.tass.ru/nauka/16268867, https://news.mail.ru/society/53795077, https://yunostsibiri.ru/v-rossii-razrabotany-novye-sorbenty-dlya-effektivnoj-borby-s-zarazheniem-krovi-u-cheloveka/?utm_source=yxnews&utm_medium=desktop). Кроме того, информация о проекте регулярно освещалась на официальном сайте Института химии силикатов им. И.В. Гребенщикова (https://www.iscras.ru/; http://www.iscras.ru/?p=11859; http://www.iscras.ru/?p=10902; http://www.iscras.ru/?p=10516) и информационных ресурсах лаборатории химии силикатных сорбентов ИХС РАН (https://sites.google.com/view/silicate-sorbents-group; https://vk.com/silicate_sorbents_group).

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Проведено исследование потенциальной возможности применения синтетических алюмосиликатов в качестве селективных и нетоксичных гемосорбентов. Исследование было направлено на решение проблемы разработки селективных сорбентов для адсорбции токсичных веществ белкового происхождения, накапливающихся в организме при онкологических, иммунных, инфекционных и других заболеваниях, в частности – при сепсисе. На основании результатов исследования сорбционных свойств и биологической активности образцов пористых алюмосиликатов различных структурных типов (слоистых силикатов со структурой монтмориллонита, отвечающих химической формуле Na2x(Al2(1-x),Mg2x)Si4O10(OH)2.nH2O, с x=1 (Mg3Si4O10(OH)2.nH2O, аналог сапонита), с x=0.9 (Na1.8Al0.2Mg1.8Si4O10(OH)2.H2O) и x=0.5 (Na1.0Al1.0Mg1.0Si4O10(OH)2.nH2O), образцов, отвечающих формуле каолинита Al2Si2O5(OH)4 с различной морфологией частиц – сферической, губчатой, трубчатой и пластинчатой; цеолитов трёх структурных типов – паулингит, Beta, Y и Rho), проведённых в 2022 г. были выбраны наиболее перспективные комбинации сорбентов, потенциально позволяющие получить эффективные и не токсичные гемосорбенты. Для дальнейшего исследования были выбраны комбинации монтмориллонита и цеолита Beta, а также комбинации монтмориллонитов двух состав с различной степенью изоморфных замещений атомов магния на алюминий (Mg3Si4O10(OH)2.nH2O и Na1.0Al1.0Mg1.0Si4O10(OH)2.nH2O). С целью разработки новых эффективных гемосорбентов на основе комбинированных алюмосиликатных сорбентов была изучена сорбционная способность образцов в отношении модельных белковых молекул – окситоцину (маркер низкомолекулярных белков, молекулярная масса 1 кДа), альбумину (маркер среднемолекулярных белков, молекулярная масса 67-69 кДа) и иммуноглобулину (маркер высокомолекулярных токсинов, молекулярная масса 150 кДа), а также в отношении важнейших компонентов плазмы крови - катионам натрия, калия и витаминам в среде, моделирующей биологическую среду организма. Проведена оценка потенциальной возможности использования алюмосиликатов в качестве гемосорбентов для экстракорпоральной очистки крови в условиях перфузионного контура. С этой целью были проведены работы по разработке подходов к грануляции образцов, позволяющей получать прочные, не растворимые в воде гранулы с высокой сорбционной ёмкостью. Проведены модельные испытания гранулированных образцов комбинированных сорбентов в динамических условиях. Модели Ленгмюра, Фрейндлиха и Темкина были использованы для описания экспериментальных изотерм адсорбции белковых молекул. Для обработки кинетических данных использовали модели адсорбции псевдо-первого и псевдо-второго порядка. Образцы исследовали методами рентгеновской дифракции, электронной микроскопии, низкотемпературной адсорбции азота. Проведены исследования по изучению сорбционной ёмкости потенциальных гемосорбентов в отношении токсинов-маркеров липополисахаридов. С помощью гемолитического теста определена способность гранулированных образцов повреждать мембраны эукариотических клеток. Проведено сравнение полученных результатов исследования гранулированных образцов с исходными порошкообразными образцами сорбентов. Комбинирование синтетических монтмориллонитов нескольких химических составов с различной степенью изоморфных замещений и их грануляция позволяет снизить гемолитическую активность образцов при сохранении высокой сорбционной ёмкости в отношении соединений белковой природы. Сделаны выводы о механизмах адсорбции белковых молекул различного молекулярного веса на алюмосиликатных комбинированных сорбентах, установлено влияние пористо-текстурных характеристик и свойств поверхности на сорбционную способность алюмосиликатных сорбентов, а также выводы о влиянии химического и фазового состава, морфологии частиц, свойств поверхности на их гемолитическую активность и сорбционную способность. На основании полученных результатов можно сделан вывод о перспективности дальнейшего развития работ по созданию селективных нетоксичных гемосорбентов на основе синтетических алюмосиликатов. По результатам исследования в 2023 г. опубликована одна статья в журнале первого квартиля и сделаны три устных доклада на конференциях. Информация о проекте была освещена в СМИ в сети Интернет (https://new.ras.ru/activities/news/issledovateli-nauchilis-regulirovat-biologicheskuyu-aktivnost-nanoglin/; https://www.rscf.ru/news/release/issledovateli-nauchilis-regulirovat-biologicheskuyu-aktivnost-nanoglin/; https://news.rambler.ru/science/50820506-issledovateli-nauchilis-regulirovat-biologicheskuyu-aktivnost-nanoglin/; https://poisknews.ru/nanotehnologii/issledovateli-nauchilis-regulirovat-biologicheskuyu-aktivnost-nanoglin/; https://indicator.ru/chemistry-and-materials/issledovateli-nauchilis-regulirovat-biologicheskuyu-aktivnost-nanoglin-29-05-2023.htm; https://inscience.news/ru/article/russian-science/12434; https://colab.ws/news/643). Кроме того, информация о проекте регулярно освещалась на официальном сайте Института химии силикатов им. И.В. Гребенщикова (http://www.iscras.ru/?p=12473; http://www.iscras.ru/?p=12576) и информационных ресурсах лаборатории химии силикатных сорбентов ИХС РАН (https://sites.google.com/view/silicate-sorbents-group; https://vk.com/silicate_sorbents_group).