Теоретическое исследование гетерометаллических металлакраунов на основе биологически значимых лигандов, перспективных для использования в биомедицине.

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 22-73-00285

НазваниеТеоретическое исследование гетерометаллических металлакраунов на основе биологически значимых лигандов, перспективных для использования в биомедицине.

Руководитель Жигулин Григорий Юрьевич, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева Российской академии наук , Нижегородская обл

Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-501 - Квантовая химия, математические методы в химии

Ключевые слова Ядерная медицина, радиоизотопы, макроциклические соединения, гидроксамовые кислоты, электронная плотность, квантово-химические расчеты, DFT.

Код ГРНТИ31.15.03

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Ядерная медицина - одно из перспективных направлений развития отечественного высокотехнологичного здравоохранения. Актуальной проблемой современной ядерной медицины является разработка и совершенствование фармпрепаратов специального назначения на основе радиоизотопов. Такие исследования предполагают масштабный междисциплинарный характер, включая химические синтезы новых комплексных соединений, в которых катионы радиоизотопов связаны хелатно. Вместе с тем, наряду с высокой функциональной эффективностью, требования, предъявляемые к таким соединениям, включают хорошую растворимость в воде, оптимальные выходы, низкую токсичность и минимальные риски побочных эффектов. Изучение особенностей пространственного и электронного строения, а также устойчивости комплексных соединений является принципиально важным этапом в процессе целенаправленного дизайна и химического конструирования на их основе высокоэффективных радиоизотопных фармпрепаратов. Одним из классов водорастворимых соединений, которые способны эффективно хелатировать радиоизотопы, являются гидроксамовые кислоты, производные которых широко распространены в живой природе. Это обусловливает актуальность решения проблемы, обозначенной в данном проекте, который посвящен теоретическому исследованию полиядерных гетерометаллических макроциклических комплексов (15-MC-5) на основе биологически активных аминогидроксиматных лигандов и катионов меди (II), а также иттрия (III), радиоизотоп которого 90Y активно применяется в клинической практике, и ранних элементов 4f-ряда (церий (III), празеодим (III), неодим (III)), радиоизотопы которых рассматриваются как перспективные для использования в ядерной медицине (141Ce и генераторы 134Ce/134La, 140Nd/140Pr, 144Ce/144Pr). Впервые будет исследована возможность формирования полиядерного аланингидроксиматного 15-MC-5 макроцикла Y(III)-Cu(II) в водном растворе путем замещения центрального иона в макроцикле K(I)-Cu(II). На основе квантово-химических расчетов изменений термодинамических функций будет дана первая количественная оценка относительной устойчивости аминогидроксиматного макроцикла с катионом щелочного металла по сравнению с макроциклом, в котором хелатирован редкоземельный катион, а также на теоретическом уровне будут сопоставлены особенности пространственного и электронного строения таких комплексов. На основе анализа энергетических характеристик конформационных изомеров комплекса K(I)-Cu(II) будет впервые описана динамика поведения центрального катиона в макроциклическом окружении 15-MC-5. Впервые методами квантовой химии будут исследованы аминогидроксиматные медьсодержащие комплексы 15-MC-5 с ранними элементами 4f-ряда, включая церий, празеодим, неодим; будет получена информация о влиянии электронного строения таких соединений на их структурные особенности. По итогам реализации проекта будет создана обширная теоретическая база для возможности целенаправленного химического конструирования новых радиоизотопных фармпрепаратов на основе биологических активных аминогидроксиматных лигандов, катионов меди и 4f-металлов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Каткова М.А., Жигулин Г.Ю., Баранов Е.В., Забродина Г.С., Муравьева М.С., Кетков С.Ю., Фомина И.Г., Еременко И.Л. Особенности связывания биоактивных органических молекул с металлической матрицей гетероядерных 3d-4f структур, содержащих мягкие и жесткие металлоцентры на примере Nd(III)-Cu(II) комплекса Координационная химия, Vol. 49, No. 9, pp. 601-611 (год публикации - 2023)
10.1134/S107032842360047X

2. Жигулин Г.Ю., Каткова М.А., Муравьева М.С., Забродина Г.С., Баранов Е.В., Маркин Г.В., Кетков С.Ю. 15-Металлакрауны-5 на основе легких лантаноидов: топология электронной плотности и ЯМР распознавание энантиомеров манделат-аниона Журнал структурной химии, Vol. 64, No. 7, pp. 1237-1249. (год публикации - 2023)
10.1134/S0022476623070089

3. Жигулин Г.Ю. Электронное строение аланингидроксиматных 15-металлакраунов-5 на основе ионов лантана(III), церия(III) и празеодима(III) Журнал структурной химии (год публикации - 2024)
10.26902/JSC_id132052

Публикации