Аннотация результатов, полученных в 2022 году
С использованием двух биосовместимых прекурсоров, тетраглицеролата кремния Si(С3H7O3)4 и моноглицеролата железа (III) FeC3H5O3, синтезированного нами впервые, получен новый фармакологически активный нанокомпозитный кремнийжелезоглицеролатный гидрогель (Si-Fe–гель) формального состава Si(C3H7O3)4 : FeC3H5O3 : C3H8O3 : H2O = 1,0 : 0,3 : 3,0 : 24,0 (мольное соотношение исходных компонентов). Этот гель рассматривается нами в качестве модели оболочки магнитного наногеля на основе МНЧ Fe3O4 (модельный гель). Комплексом аналитических методов, включая ПЭМ, АЭС, РФА и др., изучены состав (дисперсная фаза и дисперсионная среда) и структурные особенности Si-Fe–геля. Показано, что в условиях гелеобразования FeC3H5O3 подвергается частичному гидролизу с образованием (гидрокси)оксидов, которые наряду с моноглицеролатом железа(III), находятся в виде отдельных кристаллических фаз в ячейках полимерного кремнийсодержащего каркаса геля (РФА, база данных), причем, в наноразмерном состоянии (ПЭМ). Установлено, что модельный Si-Fe–гель нетоксичен, проявляет выраженную гемостатическую и ранозаживляющую активность; его также можно рассматривать как потенциальное лекарственное средство для местного применения в медицинской и ветеринарной практике. Фармакологические исследования по изучению острой и хронической токсичности, а также гемостатическому и ранозаживляющему действию Si-Fe–геля выполнены на кафедре фармакологии и клинической фармакологии УГМУ. Кроме того, золь-гель методом на основе тех же биоактивных прекурсоров в присутствии хитозана – темплата и модификатора свойств – получен нанокомпозитный кремнийжелезоглицеролатный хитозансодержащий гидрогель (Si-Fe-Ch–гель) формального состава Si(C3H7O3)4 : FeC3H5O3 : [(C8H13O5N)n(C6H11O4N)m] : C3H8O3 : H2O = 1,00 : 0,42 : 0,20 : 6,00 : 76,80. Предполагалось, что в синтезе магнитных наногелей на основе МНЧ Fe3O4 хитозан также будет играть роль стабилизатора и физиологически активной добавки. C использованием комплекса современных аналитических методов также изучены состав и структурные особенности Si-Fe-Ch–геля. Показано, что хитозан ускоряет процесс гелеобразования, упорядочивает морфоструктуру геля и повышает его стабильность вследствие образования многочисленных межмолекулярных связей с кремнийсодержащей пространственной сеткой геля. Установлено, что Si-Fe-Ch–гель нетоксичен, обладает гемостатической и более выраженной, чем Si-Fe–гель, ранозаживляющей активностью. Он также перспективен для местного применения в медицинской и ветеринарной практике. Фармакологические исследования по изучению острой и хронической токсичности, гемостатическому и ранозаживляющему действию Si-Fe-Ch–геля также выполнены на кафедре фармакологии и клинической фармакологии УГМУ. Методом диффузии в агар показано, что синтезированные Si-Fe– и Si-Fe-Ch– гели проявляют слабую антибактериальную активность и только в отношении штаммов Staphylococcus aureus и Streptococus pyogenes. Для повышения антимикробной активности были синтезированы модифицированные нанокомпозитные Si-Fe–гели с использованием глицеролатов цинка и бора. Их антимикробные свойства сопоставимы, а в ряде случаев, превосходят современные антибактериальные и противогрибковые средства. Исследования антимикробной активности гелей выполнены в УрНИИДВИ. Исследовано взаимодействие МНЧ Fe3O4 с глицериновыми растворами глицеролатов кремния в различной концентрации реагирующих веществ: 3,0–5,0 % МНЧ Fe3O4, 95,0–97,0 % глицеролатов кремния в избытке глицерина Si(C3H7O3)4 ∙ y C3H8O3 (y = 3, 6, 12), при различных температурах: 130, 150, 180 °C и времени: 15, 18, 20, 24 ч. Выбран оптимальный температурно-временной режим и концентрации: 18 ч при 180 °C, массовое соотношение компонентов 3,0 % МНЧ Fe3O4, 40,3 % Si(C3H7O3)4 и 56,7 % C3H8O3 для синтеза модифицированных глицеролатами кремния и железа МНЧ Fe3O4. С использованием комплекса физико-химических методов исследований (АЭС, РФА, СПЭМ, ИКС и элементный анализ) приведена характеристика новых модифицированных глицеролатами кремния и железа МНЧ Fe3O4 в сравнении с изученными ранее МНЧ Fe3O4, модифицированными моноглицеролатом железа (III). Оба типа модифицированных наночастиц имеют строение «ядро-оболочка» со средним размером ядра на основе магнетита 10 нм и оболочкой, толщиной приблизительно 2–4 нм (СПЭМ). Кристалличность всех образцов подтверждена точечными и кольцевыми рефлексами в области электронной дифракции.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
С использованием полученных ранее магнитных наночастиц Fe3O4, модифицированных глицеролатами кремния и железа, нами были впервые получены новые магнитные Si,Fe-содержащие наногели, в том числе, в присутствии хитозана. Комплексом аналитических методов, включая Мессбауэровскую и атомно-эмиссионную спектроскопию, рентгенофазовый анализ, инфракрасную спектроскопию, термогравиметрию и др. охарактеризованы магнитные наногели, а также модифицированные магнитные наночастицы, используемы для их получения. Определено массовое соотношение компонентов в модифицированных магнитных наночастицах. Показано что смешанная оболочка состоит из- двух компонентов: глицеролата железа и глицеролатов кремния в соотношении 1 : 1. Показано, что хитозан способствует гидролитическим превращениям прекурсора, а добавление глицерина и глицеролатов кремния в систему замедляет процесс. На основании этих факторов выбран подходящий состав дисперсионной среды. Установлено, что частицы дисперсной фазы магнитных наногелей имеют размер 13-15 нм, и по своим характеристикам существенно не отличаются от исходных прекурсоров. Кроме того, исследована сорбционная активность противоопухолевого препарата доксорубицина, на примере водно-глицериновых дисперсий магнитного Si,Fe-содержащего наногеля различного состав. Для сравнения изучены аналогичные дисперсии магнитных наночастиц, модифицированных глицеролатами железа. С использованием фотометрического метода анализа показано, что эффективность сорбции составляет 3,0 – 6,5 и 2,9 – 5,8 масс.%, соответственно. Полученные данные показывают, что магнитный Si,Fe-содержащий наногель является перспективным материалом для разработки систем адресной доставки противоопухолевых препаратов в пораженные органы и ткани. Для проведения первичных фармакологических испытаний, на основании фармако-технологических характеристик, был выбран магнитный наногель состава: МНЧ-ГЖК : C3H8O3 : Вода = 1 : 28 : 71 (массовое соотношение исходных компонентов). Этот наногель не проявляет острой и субхронической токсичности, включая кожно-резорбтивные, кожно-раздражающие, местно-раздражающие и сенсибилизирующие тесты, что позволяет отнести его к IV классу токсичности (практически нетоксичным лекарственным веществам). Проведены систематизация и обобщение полученных результатов, определены перспективы и направления дальнейших исследований. Дальнейшие исследования разрабатываемых магнитных наногелей планируются проводить в том числе, на моделях повреждения мочевого пузыря экспериментальных животных (совместно с УГМУ). Перспективным, по нашему мнению, также является развитие данной научной тематики в плане изучения других биосовместимых прекурсоров для модификации МНЧ Fe3O4, в частности, полиэтиленгликолятов кремния и титана.