Лаборатория функциональных полимеров и полимерных материалов

Полимерные нанореакторы активно используются для повышения эффективности доставки в клетки фотосенсибилизаторов (ФС) — веществ, способных в результате возбуждения внешним источником света генерировать высокотоксичный синглетный кислород. Наиболее ярко фотосенсибилизирующие свойства проявляют многие порфирины и фталоцианины. Это свойство порфиринов используется для подавления роста злокачественных опухолей. Существенным ограничением этого метода является низкая прозрачность биологических тканей для видимого света, поэтому данный способ применим для лечения лишь поверхностных опухолей. Преодоление этого ограничения требует поиска подходов для возбуждения ФС без использования внешнего источника света. В качестве такого подхода было предложено использовать реакцию между ароматическими оксалатами и пероксидом водорода (пероксиоксалатная реакция, ПО-реакция), которая сопровождается расщеплением оксалатов с выделением энергии. Соединения, катализирующие распад высокоэнергетического интермедиата (ВЭИ) и переходящие в результате этого в возбужденное состояние с последующим испусканием фотона, называются активаторами (АКТ). Наиболее активными АКТ являются полиароматические соединения, такие как рубрен, пентацен, 9,10дифенилантрацен, перилен, порфирины. В настоящей работе предлагается использовать фотосенсибилизатор порфиринового ряда в качестве активатора, и тем самым создать наночастицы, способные генерировать высокотоксичный синглетный кислород при попадании в среду с повышенным содержанием пероксида водорода за счёт включения компонентов ПО-реакции в гидрофобную микрофазу полимерных нанореакторов типа «ядро-оболочка». ПО-реакция будет протекать наиболее активно в раковых клетках, особенностью метаболизма которых является повышенное на 1-2 порядка содержание пероксида водорода по сравнению с нормальными тканями. Цель данного проекта состоит в создании полимерных нанореакторов на основе биоразлагаемого амфифильного полимера, биосовместимого оксалата, и нетоксичного фотосенсибилизатора (порфирина).

Получение биоразлагаемых материалов является одной из наиболее востребованных областей химии полимеров. Способность к деградации в биологических жидкостях и воде является важнейшим свойством носителей для контролируемой доставки лекарств, причем, в результате должны образовываться малотоксичные и легко выводящиеся продукты. Широкое применение в медицине и пищевой промышленности нашли полилактиды. Однако они деградируют в течение десятков суток. В нашей лаборатории предлагается синтезировать полиоксалаты – сложные эфиры щавелевой кислоты и гликолей, представляющие собой промежуточные продукты метаболизма. Использование оксалатных групп имеет ряд преимуществ. Во-первых, при диссоциации по первой ступени щавелевая кислота является сильной кислотой с рКа около 1.4. Следовательно, гидролиз оксалатов должен протекать примерно в десятки раз быстрее гидролиза полилактидов. Во-вторых, структура полиоксалатов дает возможность дополнительной «настройки» скорости гидролиза за счет варьирования рКа и гидрофобности используемых диолов. Большое разнообразие строения коммерчески доступных диолов и их относительно низкая токсичность расширяет возможности подхода, предлагаемого в настоящем проекте. Для синтеза этих полимеров в нашей лаборатории предлагается использовать полимеризацию циклических оксалатов с раскрытием цикла. Применение этого метода потенциально позволит получать полимеры с узким молекулярно-массовым распределением и сложной архитектурой, что существенно расширит возможности их использования в биомедицине.