Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Второй год выполнения проекта посвящен оценке аналитических возможностей тушения люминесценции квантовых точек (КТ) различного типа для определения доксорубицина (Докс), сопоставлению аналитических характеристик с известными методиками, апробации методик определения Докс в биожидкостях. При оценке аналитических возможностей определения Докс на основе тушения в его присутствии люминесценции КТ сравнили различные подходы: (1) На основе изменения интенсивности (тушения) люминесценции КТ в присутствии Докс в растворе в стационарном режиме. На основе исследований первого года выбраны КТТР состава CdZnSeS/ZnS, стабилизированные тиогликолевой (ТГК) и 3-меркаптопропионовой (МПК), и КТ состава AgInS2/ZnS, стабилизированные ТГК. Наибольшую чувствительность к тушению люминесценции в присутствии водных растворов Докс в стационарном режиме продемонстрировали КТТР, стабилизированные МПК (Ksv = 11х10(5) М-1, ПрО = 0,01 мкМ). При определении характеристик связывания Докс с КТТР установлено, что образцы КТ, модифицированные разными лигандами, при одной концентрации имеют близкие значения констант связывания. (2) Ратиометрический подход на основе измерения в стационарном режиме отношения интенсивности люминесценции КТ к интенсивности собственной флуоресценции молекул Докс. На всех типах исследованных КТ реализация данного подхода оказаласть менее эффективной. (3) Времяразрешенный подход, основанный на регистрации времени жизни (кинетики затухания) возбужденного состояния КТ в импульсном режиме в присутствии различных концентраций Докс. С аналитической точки зрения метод так же оказался не эффективным. Однако позсолил доказать статический характер тушения и образование комплекса. Первый более простой подход показал себя более эффективным и далее использовался для определения Докс в биожидкостях. Особенностью Докс является чрезвычайно низкая доля молекулярной формы в реальных системах, Докс эффективно связывается с белками и другими компонентами крови, а форма нахождения Докс в растворах (протолитические равновесия, формирование димеров и т.д.) зависит от среды. Было установлено, что в цельной крови и неразбавленной плазме невозможно детектировать люминесценцию КТ и, соответственно, ее тушение. Показано, что оптимальным является разбавление плазмы крови в 25 раз. При сравнении спектрофотометрического, спектрофлуориметрического методов, ВЭЖХ-УФ и тушения люминесценции КТ для определения Докс показано, что минимальные значения ПрО Докс получены именно для метода, основанного на тушении люминесценции для отобранных типов КТ. Показано, что Докс количественно переходит в плазму крови после введения добавки в цельную кровь. Сравнение аналитических характеристик разработанных методик с другими методами определения Докс показало, что метод определения Докс на основе тушения люминесценции КТТР обладает наименьшим ПрО (0,02 µг/мл и 0,03 µг/мл для КТ@МПК и КТ@ТГК, соответственно) среди рассмотренных спектрофотометрического, спектрофлуориметрического методов (успешному применению оптических методов препятствует искажение спектров) и ВЭЖХ-УФ (ПрО 0,2 µг/мл). В целом полученные результаты показали, что на основе тушения люминесценции КТ возможно определение Докс в крови без сложной пробоподготовки (только выделение плазмы и ее разбавление), что важно при разработке метода массового скрининга. Исследование возможности определения Докс в моче по тушению люминесценции КТ показало не рациональность этого подхода. Основные усилия следует сосредоточить на определении Докс (и возможно его метаболитов) в крови, где достаточно простого разбавления плазмы. Все запланированные результаты получены в полном объеме. По результатам выполнения проекта опубликованы три статьи в изданиях первого квартиля (Chemical Engineering Journal, IF 13.4; TrAC Trends in Analytical Chemistry, IF 11.8; ASC Applied materials & Interfaces, IF 8.5). Полученные в ходе выполнения проекта результаты доложены в виде 13 докладов (2 приглашенных, 7 устных, 4 стендовых) на конференциях разного уровня, из них 11 докладов сделаны молодыми учеными–исполнителями проекта. По материалам докладов, сделанных на конференциях, опубликовано девять статей в материалах конференций, из них две в изданиях, реферируемых в Scopus.

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В завершающий год работы по проекту разработанная методика определения доксорубицина использована для изучения кинетики его релиза из систем пролонгированного высвобождения, проведены работы по расширению круга используемых квантовых точек и определяемых лекарственных препаратов. Проведены работы по подбору и характеристике полимерной системы-носителя, оценке стабильности препарата в ней и детальному исследованию профиля высвобождения доксорубицина в модельных и биологических средах с использованием классических оптических методов и разработанного метода на основе КТ. В качестве альтернативной системы инкапсуляции был выбран подход PLACE (Printed Layered Adjustable Cargo Encapsulation), позволяющий создавать структурированные многослойные полимерные пленки на основе полилактид-ко-гликолида (ПЛГ). Исследовано влияние типа и концентрации ПЛГ на формирование пленок. В качестве оптимального выбран сополимер ПЛГ 75:25 с концентрациями 18% и 24%, обеспечивающие необходимую вязкость и гомогенность растворов для формирования стабильных пленок для создания системы пролонгированного высвобождения. Сформированы многослойные сетчатые системы типа ПЛГ/ПВС_Докс/ПЛГ, подтверждено формирование однородной структурированной сетки. Установлено, что фактическая загрузка доксорубицина составила 8,2±1,0 мкг для ПЛГ_18 и 10,3±0,9 мкг для ПЛГ_24, что хорошо согласуется с ожидаемыми значениями. Стабильность доксорубицина в системах ПЛГ/ПВС_Докс/ПЛГ оценивали в течение 6 месяцев, в течение всего срока хранения не наблюдалось значимых изменений в спектрах поглощения и флуоресценции доксорубицина. Высокая стабильность доксорубицина обусловлена комбинированным действием защитной матрицы поливинилового спирта (ПВС), химической инертностью ПЛГ, полным удалением растворителей и формированием плотной полимерной структуры, ограничивающей доступ кислорода и влаги. Разработанная система пролонгированного высвобождения обеспечивает высокую стабильность доксорубицина более 6 месяцев, что подтверждает ее перспективность для применения. Исследование кинетики высвобождения проводили в модельных средах (вода, 0,9% NaCl) и биологических жидкостях (плазма крови, моча человека) с использованием спектрофотометрии, спектрофлуориметрии и метода на основе тушения люминесценции КТ CdZnSeS/ZnS. Установлена зависимость кинетики от концентрации полимера. В воде для ПЛГ_18% полное высвобождение достигнуто за 8 часов, для ПЛГ_24% — за 24 часа. В среде NaCl 0,9% высвобождение замедляется: для ПЛГ_18% — 8 часов, для ПЛГ_24% — 48 часов. Метод на основе тушения флуоресценции КТ адекватно отразил профили высвобождения в воде, однако было отмечено снижение эффективности тушения в физрастворе, вследствие влияния ионной силы на эффективность тушения КТ. В плазме крови наблюдались значительные изменения спектральных характеристик доксорубицина, связанные с его взаимодействием с белками и другими компонентами биологической жидкости. Полное высвобождение препарата не достигалось. В моче значимых изменений спектров не происходило, и полное высвобождение Докс фиксировалось после ультразвуковой обработки. Метод с использованием КТ показал высокую чувствительность в биологических жидкостях после их предварительного разбавления (предел обнаружения 0,03 мкг/мл в плазме). Однако для реальных образцов с системой высвобождения метод позволил детектировать Докс только через 24 часа инкубации и после ультразвуковой обработки, в связи с необходимостью разбавления растворов. Показано, что метод на основе тушения люминесценции КТ является высокочувствительным инструментом для мониторинга высвобождения в модельных средах, однако для сложных биологических матриц (плазма) требуется дальнейшая оптимизация методики для минимизации матричных эффектов с целью снижения предела обнаружения и/или необходимости разбавления биологических образцов. В ходе тестирования разработанных аналитических подходов на других цитостатических препаратах показано, что чувствительность определения даунорубицина несколько меньше, чем доксорубицина. В случае идарубицина наблюдали наименьшую эффективность тушения люминесценции КТ в плазме крови, что может быть связано с высокой степенью связывания идарубицина с белками плазмы крови человека. Разработанные аналитические подходы применяли для определения антибактериальных препаратов, таких как гентамицин и ванкомицин. При использовании КТ состава CdZnSeS/ZnS и AgInS/ZnS с лигандами МПК, ТГК, АЭТ и GSH разработать эффективную методику определения гентамицина не удалось. Показано, что присутствие бортезомиба, который часто применяют в комбинации с доксорубицином для повышения эффективности химиотерапии, незначительно влияет на аналитические характеристики определения доксорубицина в плазме крови. Наибольшая эффективность к тушению люминесценции Докс в присутствии бортезомиба наблюдалась у КТ CdZnSeS/ZnS@МПК. В завершающий год работы по проекту была изучена возможность применения разработанной методики определения Докс с использованием квантовых точек (КТ) для изучения кинетики высвобождения препарата из систем пролонгированного действия. Проведены работы по подбору и характеристике полимерной системы-носителя, оценке стабильности препарата в ней и детальному исследованию профиля высвобождения Докс в модельных и биологических средах с использованием классических оптических методов и разработанного метода на основе КТ. Таким образом, все запланированные за третий год выполнения проекта результаты получены в полном объеме. Полученные результаты опубликованы в виде пяти статей, включая две статьи в журналах первого квартиля (Microchemical Journal (ИФ 5.1) и Microchimica Acta (ИФ 5.3), профильном Журнале аналитической химии (одна опубликована, одна принята в печать) и в Russian Journal of General Chemistry. Сделано 13 докладов на профильных конференциях. Сделан доклад по материалам выполнения проекта на Всероссийском Лектории РНФ https://www.sgu.ru/news/2025/nauka-bez-formul-institut-khimii-na-vserossiyskom-lektorii-rossiyskogo-nauchnogo-fonda.