Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54595 Общая биофизика General biophysics Общая биофизика Study of the complex of glucose and di-glucose with iron oxide Fe2O3 Изучение комплекса глюкозы и ди-глюкозы с оксидом железа Fe2O3 Аббасова Г Д Abbasova G D Гаджиева Л С Hajiyeva L S lala-h@mail.ru Бакинский государственный университет ru Baku State University ru Бакинский государственный университет ru Baku State University ru 25 03 2021 25 03 2021 6 1 9 14 20 03 2021 20 03 2021 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54595/view

Современная наномедицина достигла впечатляющих успехов в поиске и создании новых классов лекарственных препаратов, используемых в терапии раковых заболеваний. Известно, что противоопухолевые препараты обладают низким терапевтическим индексом и эффективность их использования ограничена высокой общей токсичностью, метаболической неустойчивостью в организме и плохим проникновением в раковую клетку. Для решения таких проблем используются носители противоопухолевых препаратов, которые бы защищали лекарственное средство от воздействий ферментов и предотвращали их биодеструкцию в биологических жидкостях, например, в крови. Многочисленные исследования последних лет направлены на поиск и создание эффективных заменителей крови, к числу которых относится декстран (С6Н10О5)n - полимер глюкозы, вырабатываемый разными видами бактерий семейства стрептококковых (Streptococcaceae). Декстран не вызывает токсических реакций и исключает возможность передачи вируса сывороточного гепатита. В данной работе методами молекулярного моделирования и квантовой химии изучено пространственное и электронное строение глюкозы-мономерной единицы декстрана, исследовано влияние водного окружения на ее электронно-конформационные свойства. Полуэмпирическими методами молекулярной механики и квантовой химии с помощью вычислительных компьютерных программ исследовано пространственное и электронное строение мономерной единицы декстрана-глюкозы, изучены комплексы глюкозы и ди-глюкозы с оксидом железа Fe2O3. Рассчитаны геометрические параметры, характеризующие энергетически устойчивые состояния исследуемых соединений и их координационных комплексов.

Modern nanomedicine has achieved impressive success in the search and creation of new classes of drugs used in the treatment of cancer. It is known that anticancer drugs have a low therapeutic index, and their effectiveness is limited by their high general toxic level, metabolic instability in the body, and poor penetration into the cancer cell. To solve such problems, carriers of anticancer drugs are used, which would protect the drug from the effects of enzymes and prevent their biodegradation in biological fluids, for example, in blood. Numerous studies in recent years are aimed at finding and creating effective blood substitutes, including dextran (C6H10O5)n - glucose polymer produced by different species of bacteria of the streptococcal family. Dextran does not cause toxic reactions and excludes the possibility of transmission of the serum hepatitis virus. In this work, the methods of molecular modeling and quantum chemistry are used to study the spatial and electronic structure of the glucose-monomeric unit of dextran, and the effect of the aquatic environment on its electronic-conformational properties. The spatial and electronic structure of the monomeric unit of dextran-glucose was researched by semiempirical methods of molecular mechanics and quantum chemistry using computer programs, complexes of glucose and di-glucose with iron oxide Fe2O3 were studied. Geometric parameters characterizing the energetically stable states of the studied compounds and their coordination complexes are calculated.

 декстран глюкоза ди-глюкоза оксид железа dextran glucose di-glucose iron oxide

Petri-Fink A., Chastellain M., Juillerat-Jeanneret L., Ferrari A., Hofmann H. Development of functionalized superparamagnetic iron oxide nanoparticles for interaction with human cancer cells. Biomaterials, 2005, vol. 26, pp. 639-646. Petri-Fink A., Chastellain M., Juillerat-Jeanneret L., Ferrari A., Hofmann H. Development of functionalized superparamagnetic iron oxide nanoparticles for interaction with human cancer cells. Biomaterials, 2005, vol. 26, pp. 639-646. Koch A.M., Reynolds F., Merkle H.P., Weissleder R., Josephson L. Transport of surface-modified nanoparticles through cell monolayers. Chem Biol Chem., 2005, vol. 6, pp. 337-345. Koch A.M., Reynolds F., Merkle H.P., Weissleder R., Josephson L. Transport of surface-modified nanoparticles through cell monolayers. Chem Biol Chem., 2005, vol. 6, pp. 337-345. Gould P. Nanoparticles probe biosystems. Materials today, 2004, vol. 7, iss. 2, pp. 36-43. Gould P. Nanoparticles probe biosystems. Materials today, 2004, vol. 7, iss. 2, pp. 36-43. Ruoslahti E. Anti-tumor Effect of nanoparticles that target blood clotting in tumor vasculature. Cancer Biology & Therapy, 2007, vol. 6, iss. 2, pp. 133-134. Ruoslahti E. Anti-tumor Effect of nanoparticles that target blood clotting in tumor vasculature. Cancer Biology & Therapy, 2007, vol. 6, iss. 2, pp. 133-134. Simberg D., Duza T., Park J.H., Essler M., Pilch J., Zhang L., Derfus A.M., Yang M., Hoffman R.M., Bhatia S., Sailor M.J., Ruoslahti E. Biomimetic amplification of nanoparticle homing to tumors. PNAS, 2007, vol. 104, no. 3, рp. 932-936. Simberg D., Duza T., Park J.H., Essler M., Pilch J., Zhang L., Derfus A.M., Yang M., Hoffman R.M., Bhatia S., Sailor M.J., Ruoslahti E. Biomimetic amplification of nanoparticle homing to tumors. PNAS, 2007, vol. 104, no. 3, rp. 932-936. Gamarra L.F., Brito G.E.S., Pontuschka W.M., Amaro E., Parma A.H.C., Goya G.F. Biocompatible superparamagnetic iron oxide nanoparticles used for contrast agents: a structural and magnetic study. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2005, vol. 289, pp. 439-441. Gamarra L.F., Brito G.E.S., Pontuschka W.M., Amaro E., Parma A.H.C., Goya G.F. Biocompatible superparamagnetic iron oxide nanoparticles used for contrast agents: a structural and magnetic study. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2005, vol. 289, pp. 439-441. Hildebrandt N., Hermsdorf D., Signorell R., Schmitz S.A. Diederichsen U. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles functionalized with peptides by electrostatic interactions. ARKIVOC, 2007, pp. 79-90. Hildebrandt N., Hermsdorf D., Signorell R., Schmitz S.A. Diederichsen U. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles functionalized with peptides by electrostatic interactions. ARKIVOC, 2007, pp. 79-90. Saboktakin M.R., Maharramov A., Ramazanov M.A. Synthesis and characterization of polyaniline/poly (p-hydroxyaniline)/Fe3O4 magnetic nanocomposite. N.Y.Science Journal, 2008, vol. 2, no. 21, pp. 14-17. Saboktakin M.R., Maharramov A., Ramazanov M.A. Synthesis and characterization of polyaniline/poly (p-hydroxyaniline)/Fe3O4 magnetic nanocomposite. N.Y.Science Journal, 2008, vol. 2, no. 21, pp. 14-17. Gupta A.K., Gupta M. Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications. Biomaterials, 2005, vol. 26, iss. 18, pp. 3995-4021. Gupta A.K., Gupta M. Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications. Biomaterials, 2005, vol. 26, iss. 18, pp. 3995-4021. Jain T.K., Morales M.A., Sahoo S.K., Leslie-Pelecky D.L., Labhasetwar V. Iron Oxide Nanoparticles for Sustained Delivery of Anticancer Agents. Mol. Pharm., 2005, vol. 2, no.3, pp. 194-205. Jain T.K., Morales M.A., Sahoo S.K., Leslie-Pelecky D.L., Labhasetwar V. Iron Oxide Nanoparticles for Sustained Delivery of Anticancer Agents. Mol. Pharm., 2005, vol. 2, no.3, pp. 194-205. Годжаев Н.М., Аббасова Г.Д., Алиева И.Н. Исследование пространственного строения нового противоопухолевого лекарственного препарата-молекулы CREKA. Journal of Qafqaz University, 2008, № 21, c. 30-37. @@Godjaev N.M., Abbasova G.D., Alieva I.N. Investigation of the spatial structure of a new antitumor drug-molecule CREKA. Journal of Qafqaz University, 2008, no. 21, pp. 30-37. (In Russ.) Godzhaev N.M., Abbasova G.D., Alieva I.N. Issledovanie prostranstvennogo stroeniya novogo protivoopuholevogo lekarstvennogo preparata-molekuly CREKA. Journal of Qafqaz University, 2008, № 21, c. 30-37. @@Godjaev N.M., Abbasova G.D., Alieva I.N. Investigation of the spatial structure of a new antitumor drug-molecule CREKA. Journal of Qafqaz University, 2008, no. 21, pp. 30-37. (In Russ.) Аббасова Г.Д., Алиева И.Н., Годжаев Н.М. Конформационная динамика боковых цепей молекулы CREKA. Бакы Университетинин Хябярляри (ф.-р.е.серийасы), 2007, № 4, с. 166-174. @@Abbasova G.D., Alieva I.N., Godzhaev N.M. Conformational dynamics of the side chains of the CREKA molecule. Baki Universitetinin Khabyarlyari (f.s.s. series), 2007, no. 4, pp. 166-174. (In Russ.) Abbasova G.D., Alieva I.N., Godzhaev N.M. Konformacionnaya dinamika bokovyh cepey molekuly CREKA. Baky Universitetinin Hyabyarlyari (f.-r.e.seriyasy), 2007, № 4, s. 166-174. @@Abbasova G.D., Alieva I.N., Godzhaev N.M. Conformational dynamics of the side chains of the CREKA molecule. Baki Universitetinin Khabyarlyari (f.s.s. series), 2007, no. 4, pp. 166-174. (In Russ.) Кобзев Г.И. Применение неэмпирических и полуэмпирических методов в квантово-химических расчетах, Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004, 150 с. @@Kobzev G.I. Application of non-empirical and semi-empirical methods in quantum-chemical calculations, Orenburg: GOU OSU, 2004, 150 p. (In Russ.) Kobzev G.I. Primenenie neempiricheskih i poluempiricheskih metodov v kvantovo-himicheskih raschetah, Orenburg: GOU OGU, 2004, 150 s. @@Kobzev G.I. Application of non-empirical and semi-empirical methods in quantum-chemical calculations, Orenburg: GOU OSU, 2004, 150 p. (In Russ.) Романова Т.А., Краснов П.О., Качин С.В., Аврамов П.В. Теория и практика компьютерного моделирования нанообъектов, Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002, 223 с. @@Romanova T.A., Krasnov P.O., Kachin S.V., Avramov P.V. Theory and practice of computer modeling of nanoobjects, Krasnoyarsk: IPC KSTU, 2002, 223 p. (In Russ.) Romanova T.A., Krasnov P.O., Kachin S.V., Avramov P.V. Teoriya i praktika komp'yuternogo modelirovaniya nanoob'ektov, Krasnoyarsk: IPC KGTU, 2002, 223 s. @@Romanova T.A., Krasnov P.O., Kachin S.V., Avramov P.V. Theory and practice of computer modeling of nanoobjects, Krasnoyarsk: IPC KSTU, 2002, 223 p. (In Russ.)