Новые подходы к выделению и контролю содержания антибиотиков в различных объектах

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-23-00420

НазваниеНовые подходы к выделению и контролю содержания антибиотиков в различных объектах

Руководитель Русанова Татьяна Юрьевна, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" , Саратовская обл

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-205 - Аналитическая химия

Ключевые слова определение антибиотиков, тест-средства, потенциометрические сенсоры, молекулярная спектроскопия, клиническая диагностика, энтеросорбенты

Код ГРНТИ31.19.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
С точки зрения современной персонализированной медицины весьма актуальна задача определения антибиотиков различной природы в биологических жидкостях с целью регулирования режимов их дозирования для устранения (снижения) побочных эффектов при антибактериальной терапии. Применение антибиотиков в составе кормов и нарушение режимов их дозирования в ветеринарии, несоблюдение интервалов, требуемых для элиминации антибиотиков, неизбежно приводят к их попаданию в пищевые продукты животного происхождения, что также требует надежного и, зачастую, экспресс-определения антибиотиков на всех стадиях их транзита по пищевым цепям. В противном случае, длительное малодозированное воздействие антибиотиков, поступающих в организм человека из пищевых продуктов, приводит к эндокринным нарушениям, хронической токсичности и развитию устойчивых к антибиотикам микроорганизмов. Проблема резистентности к антибиотикам является одной из важнейших на сегодняшний момент, особенно в условиях пандемии и резко увеличившегося их потребления населением. В связи с этим разработка эффективных систем экспресс-определения и выделения антибиотиков является актуальной задачей. Проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы, заключающейся в разработке новых сорбентов и аналитических систем. Решение данной проблемы позволит корректировать процесс лечения больных с различными инфекционными патологиями, создавать персональные средства для контроля антибиотиков в продуктах питания и объектах окружающей среды, выявлять фальсифицированные лекарственные препараты, создавать энтеросорбенты для ветеринарных целей. Научная новизна проекта состоит в разработке комплекса новых методик выделения и определения антибиотиков как в рамках потребностей населения для внелабораторного контроля, так и клинической диагностики. В ходе выполнения проекта будут совмещены достижения аналитической химии, биохимии, нанотехнологии, хемометрики, фотоники с целью создания высокочувствительных аналитических систем для экспресс-определения антибиотиков и сорбентов, способных эффективно извлекать антибиотики и выполнять функции энтеросорбентов с антибактериальными свойствами. В основе проекта лежит направленная методология выбора способа выделения и определения антибиотика в зависимости от цели и объекта анализа. В ходе проекта предполагается применение следующих новых оригинальных подходов: - Для микроэкстракционного выделения и концентрирования тетрациклинов из биологических жидкостей будут предложены новые экстракционные системы: мицеллярные фазы дифильных полиэтокислированных алкилфенолов. - Методом электроформования и различными способами модификации будут получены нановолокна – сорбенты антибиотиков различной природы. - Для высокоэффективного концентрирования антибиотиков из биологических жидкостей будут предложены способы твердофазной экстракции на глауконите регионального происхождения. - Для экспресс-определения антибиотиков будут предложены различные тест-средства на основе твердых и жидких систем: нановолокна, бумаги, мицеллярные фазы дифильных соединений с последующим спектрофотометрическим, визуально-колориметрическим и цветометрическим определением - Будет исследован механизм действия модификаторов в потенциометрических сенсорах и их роль в улучшении электроаналитических свойств, проведена оценка возможности применения массивов сенсоров в мультисенсорных системах типа «электронный язык» для раздельного определения цефалоспориновых антибиотиков в многокомпонентных системах. - Будет изучено поведение антибиотиков в ротовой полости методом спектроскопии диффузного отражения. Хотя коллектив кафедры имеет определенный опыт в разработке методов определения антибиотиков, в этом проекте предполагается сделать упор на новые способы их выделения и детектирования, а также впервые будет изучено поведение антибиотиков в живых тканях. Достижимость получаемых результатов обусловлена: - опытом научного коллектива в решении исследовательских и технологических задач; - привлечением в команду врача и физика-оптика Селифонова А.А. (назначена защита кандидатской диссертации в области оптических свойств биотканей, 16 статей в журналах WoS и Scopus), что позволит перейти от определения антибиотиков в модельных смесях и простых объектах к реальному биомедицинскому применению разрабатываемых методик. - опытом научного коллектива в публикации полученных результатов в высокорейтинговых научных изданиях; - наличием у коллектива соответствующего научного оборудования и опыта работы с ним; - наличием доступа к базам данных «Сеть науки» и «Скопус»; - отработанностью методологии оптимизации новых способов выделения и определения аналитов; процессов получения тест-средств и сенсоров для определения различных аналитов. Актуальность проекта с точки зрения повышения эффективности здравоохранения связана с решением задачи оперативного мониторинга антибиотиков за счет создания простых быстрых средств экспресс-диагностики, предоставляющих полную и достоверную картину о профиле их содержания в биологических жидкостях пациента. В настоящем проекте предполагается разработка системы экспрессных методов детектирования антибиотиков, которые не уступают по чувствительности стационарным лабораторным подходам, и, в то же время достаточно просты для применения самим пациентом или средним медицинским персоналом непосредственно у кровати пациента. Комплексность проекта заключается в оптимизации всех стадий выделения и определения антибиотиков, выборе вариантов и форматов проведения анализа, способов обработки аналитического сигнала.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Селифонов А.А., Русанова Т.Ю., Селифонова Е.И., Тучин В.В. Study of the Diffusion of Tetracycline in the Dentin of the Human Tooth Ex Vivo Journal of Biomedical Photonics & Engineering, Vol. 8, No 3, 030303 (год публикации - 2022)
10.18287/JBPE22.08.030303

2. Селифонова Е., Наумова Г., Селифонов А., Сержантов В., Вениг С., Русанова Т. Spectrophotometric study of chlorhexidine sorption by glauconite Progress in Biomedical Optics and Imaging - Proceedings of SPIE, Том 12192, номер статьи 121920X (год публикации - 2022)
10.18287/JBPE22.08.030303

3. Кулапина Е.Г., Мурсалов Р.К., Кулапина О.И., Анкина В.Д. ELECTROANALYTIC PROPERTIES OF UNMODIFIED AND MODIFIED SOLID CONTACT POTENTIOMETRIC BETA-LACTAM SENSORS IN AQUEOUS AND BIOLOGICAL MEDIA Industrial Laboratory. Materials Diagnostics, Том 88, Выпуск 6, С. 15-24 (год публикации - 2022)
10.26896/1028-6861-2022-88-6-15-24

4. Кулапина Е.Г., Мурсалов Р.К., Кулапина О.И., Анкина В.Д., Чердакова Е.Н. МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПЛАНАРНЫЕ СЕНСОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕФЕПИМА / MODIFIED PLANAR SENSORS FOR CEFEPIME DETERMINATION ЗАВОДСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ. ДИАГНОСТИКА МАТЕРИАЛОВ / Industrial Laboratory. Materials Diagnostics, Т. 89, № 3, С. 5-13 (год публикации - 2023)
10.26896/1028-6861-2023-89-3-5-13

5. Соколова Т.А., Косырева И.В., Доронин С.Ю. КОЛОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ЭКСПРЕСС-ОПРЕДЕЛЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ АНАЛИТОВ / Rapid Colorimetric Determination of Biologically Active Organic Analytes Журнал аналитической химии / Journal of Analytical Chemistry, Т. 78, № 9, С. 813–820 / Vol. 78, No 9, P. 1152–1158 (год публикации - 2023)
10.1134/S1061934823090137

6. Селифонов А.А., Русанова Т.Ю., Селифонова Е.И., Захаревич А.М., Юрасов Н.А., Скибина Ю.С., Тучин В.В. In vitro study of tetracycline penetration into the enamel and dentin of the tooth by fluorescence spectroscopy Journal of Biomedical Photonics & Engineering, No 4, article No 040309 (год публикации - 2023)
10.18287/JBPE23.09.040309

7. Кетруш Е.Ф. , Мурсалов Р.К. , Силаев Д.В., Русанова Т.Ю. Спектрофотометрическое определение некоторых β-лактамных антибиотиков в их бинарных смесях с использованием метода проекций на латентные структуры Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология, Т. 23, вып. 4. С. 392–403 (год публикации - 2023)
10.18500/1816-9775-2023-23-4-392-403

8. Кожинова Е.С., Тумская А.В., Косырева И.В. Применение некоторых ароматических альдегидов для тест-определения цефотаксима / The use of aromatic aldehydes for the test determination of cefotaxime Заводская лаборатория. Диагностика материалов / Industrial laboratory. Diagnostics of materials, Т. 89, №8, С. 5-11 (год публикации - 2023)
10.26896/1028-6861-2023-89-8-5-11

9. Тумская А.В., Косырева И.В. ЭКСПРЕСС-ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ЦЕФАЛОСПОРИНОВ С ПОМОЩЬЮ ИММОБИЛИЗОВАННОГО пара-ДИМЕТИЛАМИНОБЕНЗАЛЬДЕГИДА Журнал аналитической химии / Journal of Analytical Chemistry (год публикации - 2024)

Публикации