Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 83239 10.29039/rusjbpc.2023.0610 МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ MEDICAL BIOPHYSICS AND BIOPHYSICAL CHEMISTRY МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ PECULIARITIES OF HEMINE AND ZnII-COMPLEX TETRA(4-PYRIDYL) PORPHYRIN INTERACTION WITH HEXAMOLIBDENICELATE-POLYANION IN AQYEOUS MEDIA ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГЕМИНА И ZnII-КОМПЛЕКСА ТЕТРА(4 ПИРИДИЛ) ПОРФИРИНА С ГЕКСАМОЛИБДЕНОНИКЕЛАТ-ПОЛИАНИОНОМ В ВОДНЫХ СРЕДАХ Клименко И. В. Klimenko I. V. inna@deom.chph.ras.ru Китушина Е. В. Kitushina E. V. Лобанов А. В. Lobanov A. V. avlobanov@mail.ru Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН Москва Россия N.M. Emanuel Institute of Biochemical Physics of Russian Academy of Sciences Moscow Russian Federation Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН Москва Россия N.M. Emanuel Institute of Biochemical Physics of the Russian Academy of Sciences Moscow Russian Federation Московский педагогический государственный университет Москва Россия Moscow Pedagogical State University Moscow Russian Federation ФИЦ химической физики им. Н.Н. Семенова РАН Россия Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences Russian Federation Московский педагогический государственный университет Россия Moscow Pedagogical State University Russian Federation Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН Москва Россия N.M. Emanuel Institute of Biochemical Physics of Russian Academy of Sciences Moscow Russian Federation 21 05 2024 21 05 2024 8 2 203 206 18 07 2023 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/83239/view

С целью создания высокоупорядоченных супрамолекулярных комплексов на основе порфиринов с возможностью использования их в медицине в данной работе представлен способ получения новых гибридных супрамолекулярных органо-неорганических систем на основе тетрапиррольных соединений (природные и искусственно синтезированные порфирины) и гексамолибденоникелат-аниона. В частности рассматривается взаимодействие природного порфирина гемина и ZnII-комплекса тетра(4-пиридил)порфирина с гетерополисоединением – кристаллогидратом гексамолибденоникелата натрия Na4[Ni(OH)6Mo6O18]·8H2O в водной среде. Благодаря своим физико-химическим и биологическим свойствам данное гетерополисоединение может входить в состав фотохромных материалов и фармакологических препаратов. Методом электронной абсорбционной спектроскопии исследованы зависимости оптического поглощения полученных гибридных супрамолекулярных органо-неорганических систем. В электронных спектрах поглощения наблюдается как трансформация полос, характерных для порфиринов, так и появление новых полос, свидетельствующих об образовании гибридных супрамолекулярных органо-неорганических комплексов. В работе прослежена роль структурных особенностей порфиринов в процессе их взаимодействия с гетерополианионами. Показано, что различия в спектральном поведении двух металлопорфиринов при взаимодействии с гетерополисоединением связаны, прежде всего, с отличиями в их структуре. Полученные данные будут полезны при разработке новых материалов для использования их в качестве антибактериальных компонентов гибридных систем.

This work presents a method for producing new hybrid supramolecular organic-inorganic systems based on tetrapyrrole compounds (natural and artificially synthesized porphyrins) and hexamolibdenonicelate anion to create highly ordered supramolecular complexes based on porphyrins with the possibility of using them in medicine. In particular, the reaction of natural porphyrin (hemin) and the ZnII-complex of tetra(4-pyridyl)porphyrin with the heteropoly compound sodium hexamolibdenonicelate crystalline hydrate Na4[Ni(OH)6Mo6O18]·8H2O in an aqueous medium is considered. This heteropoly compound due to its physicochemical and biological properties can be considered as a part of photochromic materials and pharmacological agent. The optical absorption spectra of the obtained hybrid supramolecular organic-inorganic systems were investigated with the help of electronic absorption spectroscopy. Both the transformation of the bands which are the characteristics of porphyrins and the appearance of new bands indicating the formation of hybrid supramolecular organic-inorganic complexes are observed in the electron absorption spectra. The work traces the role of structural features of porphyrins in the process of their interaction with the heteropolyanions. Differences in the spectral behavior of the two metalloporphyrins when interacting them with the heteropoly compound have been shown and explained by variability in their structure. The data obtained will be useful when developing new hybrid materials as antibacterial components for medical use.

 гетерополисоединения порфирины электронные спектры поглощения водно-органическая среда агрегация heteropoly compounds porphyrins electron absorption spectra aqueous-organic medium aggregation Работа выполнена в рамках Государственного задания ИБХФ РАН (№ гос. регистрации 01201253304) и проекта "Исследование проблем утилизации отходов природного происхождения в целях практического использования полученных продуктов" (122122600056-9).

Yoshida S., Niiyama H., Echigoya E. Reduction of heteropoly compounds with hydrogen. Roles of countercations. The Journal of Physical Chemistry, 1982, vol. 86, no. 16, pp. 3150-3154. Yoshida S., Niiyama H., Echigoya E. Reduction of heteropoly compounds with hydrogen. Roles of countercations. The Journal of Physical Chemistry, 1982, vol. 86, no. 16, pp. 3150-3154. Lukyanets E.A., Nemykin V.N. The key role of peripheral substituents in the chemistry of phthalocyanines and their analogs. Journal Porphyrins Phthalocyanines, 2010, vol. 14, pp. 1-40, doi: 10.1142/S1088424610001799. Lukyanets E.A., Nemykin V.N. The key role of peripheral substituents in the chemistry of phthalocyanines and their analogs. Journal Porphyrins Phthalocyanines, 2010, vol. 14, pp. 1-40, doi: 10.1142/S1088424610001799. Клименко И.В., Астахова Т.Ю., Тимохина Е.Н., Лобанов А.В. Димеризация фталоцианина алюминия в органической и водно-органический средах. Актуальные вопросы биологической физики и химии, 2022, т. 7, № 2, с. 230-234, doi: 10.29039/rusjbpc.2022.0507 . Klimenko I.V., Astakhova T.Yu., Timokhina E.N., Lobanov A.V. Dimerization of aluminum phthalocyanine in organic and water-organic media. Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty, 2022, vol. 7, no. 2, pp. 230-234 (In Russ.). Tyubaeva P., Varyan I., Lobanov A., Olkhov A., Popov A. Effect of the Hemin Molecular Complexes on the Structure and Properties of the Composite Electrospun Materials Based on Poly(3-hydroxybutyrate). Polymers, 2021, vol. 13, no. 22, no. 4024, doi: 10.3390/polym13224024. Tyubaeva P., Varyan I., Lobanov A., Olkhov A., Popov A. Effect of the Hemin Molecular Complexes on the Structure and Properties of the Composite Electrospun Materials Based on Poly(3-hydroxybutyrate). Polymers, 2021, vol. 13, no. 22, no. 4024, doi: 10.3390/polym13224024. Nunes S.M.T., Sguilla F.S., Tedesco A.C. Photophysical studies of zinc phthalocyanine and chloroaluminum phthalocyanine incorporated into liposomes in the presence of additives. Brazilian Journal of Medical and Biological Research, 2004, vol. 37, no. 2, pp. 273-284, doi: 10.1590/S0100-879x2004000200016. Nunes S.M.T., Sguilla F.S., Tedesco A.C. Photophysical studies of zinc phthalocyanine and chloroaluminum phthalocyanine incorporated into liposomes in the presence of additives. Brazilian Journal of Medical and Biological Research, 2004, vol. 37, no. 2, pp. 273-284, doi: 10.1590/S0100-879x2004000200016. Китушина Е.В., Клименко И.В., Грузнов Д.В., Грузнова О.А., Попов Н.И., Алиева З.Е., Степанова С.П., Степнова А.Ф., Казиев Г.З, Лобанов А.В. Антисептические свойства гемина в составе полимерных материалов. Сборник тезисов докладов Восьмой Междисциплинарной конференции «Молекулярные и Биологические аспекты Химии, Фармацевтики и Фармакологии», М.: Перо, 2023, 288 с. [ Kitushina E.V., Klimenko I.V., Gruznov D.V., Gruznova O.A., Popov N.I., Alieva Z.E., Stepanova S.P., Stepnova A.F., Kaziev G.Z., Lobanov A.V. Antiseptic properties of hemin in the composition of polymeric materials. Collection of abstracts of the Eighth Interdisciplinary Conference "Molecular and Biological Aspects of Chemistry, Pharmaceutics and Pharmacology", M.: Pero, 2023, 288 p. (In Russ.). Орешкина А.В., Казиев Г.З., Глазунова Т.Ю. Синтез и исследование кислых гексамолибденометаллатов (III) с никель-аммиачным катионом. Журнал неорган. химии, 2008, т. 53, № 10, c. 1662-1666. Oreshkina A.V., Kaziev G.Z., Glazunova T.Yu. Synthesis and study of acid hexamolybdenum metallates (III) with nickel-ammonia cation. Journal inorganic Chemistry, 2008, vol. 53, no. 10, pp. 1662-1666 (In Russ.). Фигурнов В.А. Патент РФ «Способ получения гемина» № 2045267, 1995 [Figurnov V.A. RF patent "Method for obtaining hemin" no. 2045267, 1995 (In Russ.)]. Figurnov V.A. RF patent "Method for obtaining hemin" no. 2045267, 1995 (In Russ.).