目标与任务
研究方向： 化学技术、制药与药理学、生物技术、细胞工程项目目标：
- 创建新型跨学科生物混合技术实验室
- 开发并应用生物杂交体，用于定向递送广泛的药物化合物，包括类固醇、肽/蛋白质、RNA、有机小分子和有机金属配合物
科学成果
- 在项目实施过程中，合成了能够抑制碳酸酐酶的新型有机分子，并开展了针对人碳酸酐酶II同工酶（已证实的青光眼治疗靶点）的高效活性阻断剂的研究。合成了一系列血管内皮生长因子（VEGF）抑制肽——这是减缓某些眼病中微血管系统形成的极具前景的药物。利用多种体外和体内方法研究了它们的有效性。为了对项目中获得的药物递送系统进行有效的生物成像，并为未来的诊疗一体化系统奠定基础，合成了基于金、铱和铂配合物的新型磷光标记物样品，这些标记物带有与聚合物颗粒进行共价结合所需的反应基团。结果表明，所获得的配合物及其与聚合物载体的结合物具有微秒级的寿命，并能在近红外区域发光。所获得的化合物经过了体外和体内研究，证明了其生物安全性。作为后续纳米颗粒基础化合物的新型聚合物合成主要沿三个方向发展：开发用于小分子递送系统的聚合物；合成和修饰大分子以创建遗传结构递送系统；制备与抗VEGF肽的亲水结合物。开发了适用于药物递送系统的新型聚合物胶体系统，即基于聚乳酸的微米和纳米颗粒，其表面具有可变数量的聚（L-赖氨酸）和肝素聚电解质层；基于两亲性壳聚糖和聚氨基酸的胶束；以及热敏和pH敏感的纳米凝胶。合成了有机连接体，作为药物化合物与聚合物/纳米颗粒/细胞表面之间的中间体，以及聚合物链的交联剂，旨在确保在环境条件（如光辐射或特定酶的存在）发生变化时，治疗药物能够受控地解离/释放。所有开发的材料均显示出对人体组织细胞（包括视网膜和角膜细胞）的安全性，并具备受控释放封装药物的能力。
- 展示了利用两种方法创建生物杂交体的可能性：（a）将载有药物和遗传物质的纳米颗粒内化到细胞中；（b）利用各种连接体对细胞表面进行药物共价修饰。根据第一种方法，使用经骆驼抗体修饰的聚乳酸纳米颗粒封装了治疗多重耐药结核病的新药——Perchlozone。接受颗粒治疗的动物所获得的药物剂量比口服药物的动物低10倍以上，这显著降低了封装在纳米容器中的药物的肝毒性。研究表明，颗粒中药物定向作用的可能机制是腹腔巨噬细胞吞噬颗粒，随后巨噬细胞通过趋化作用迁移到炎症病灶。已开发出控制细胞吸收颗粒的途径。根据第二种方法，开发了在体外培养过程中通过N-叠氮乙酰甘露糖胺四乙酸酯（Ac4ManNAz）代谢标记对活体T细胞表面进行共价修饰的技术。随后，亲水性荧光染料和选定的经二苯并环辛炔修饰的抗VEGF肽通过叠氮-炔环加成点击反应与细胞表面的叠氮基团结合。选定的荧光染料用于优化生物杂交体的制备技术。经二苯并环辛炔修饰的抗VEGF肽与细胞结合，旨在获得能够检测并选择性结合VEGF蛋白，从而阻断其信号通路的生物杂交系统。结果表明，修饰后的细胞保持了生命活力。
- 已开发出模拟聚合物材料和生物杂交体在眼内玻璃体注射后药代动力学的计算机算法和模型。计算机模拟结果与通过直接测量玻璃体液中药物浓度获得的药代动力学数据高度吻合。模型考虑了关键参数，如玻璃体体积、材料在玻璃体中的扩散系数以及眼部前段的清除率。模型还考虑了聚合物的降解速率。聚合物的分解及所形成碎片的尺寸已在体外研究中进行了评估。
研究成果的应用
项目取得的成果对于药理学的发展具有重要意义，特别是在眼科疾病（青光眼和年龄相关性黄斑变性）治疗领域。为此，创造了新型药物化合物（小分子和肽），并开发了提高其作用效率的新型递送方法。开发了创建生物杂交体的方法，这些方法在实施个体化医疗策略时有望成为个性化的药物递送系统。所获得的化合物、递送系统以及开发的生物杂交体创建方法在治疗各种疾病方面具有广阔前景。特别是，一系列肽类抗VEGF序列及其与聚氨基酸和透明质酸的结合物，作为治疗病灶处微血管系统异常发育相关疾病的药物，具有商业价值。目前，正与俄罗斯一家大型制药公司就联合开发上述药物配方的生产技术及后续应用进行谈判。
组织与基础设施变革
在新建的生物杂交技术实验室和现有的系际生物医学化学实验室的基础上，建立并成功运行了一个具有统一科研实践任务的实验室集群。该联合体拥有获得世界级成果所需的现代化仪器设备基础。教育与人才培训：
- 为圣彼得堡国立大学化学学院“化学”专业的硕士生开发并纳入教学大纲的新英文课程《药物递送系统》（Drug Delivery Systems）。
- 为圣彼得堡国立大学化学学院“材料化学、物理与力学”专业的本科生开发并纳入教学大纲的新课程《生物材料》。
- 为圣彼得堡国立大学化学学院“纳米材料与纳米技术的理论与应用”专业的硕士生开发并纳入教学大纲的实验课《碳纳米材料的合成与研究》。
- 为圣彼得堡国立大学化学学院“化学”专业的硕士生开发并试行了实验课《分子生物学方法》（作为《生物化学》讲座课程的补充）。
举办了以下科学活动：
- “现代医学中的生物混合技术”大额补助金（Megagrant）科学小组会议，圣彼得堡，新彼得霍夫酒店，2018年12月17-18日。
- “生物混合技术夏季会议”，圣彼得堡，圣彼得堡国立大学管理研究生院，2019年6月10-11日。
已通过2篇并准备好2篇化学副博士学位论文答辩。
已完成1篇化学博士学位论文答辩。
在科学合作框架下，6名研究生和青年员工在赫尔辛基大学、东芬兰大学以及德国汉诺威莱布尼茨大学完成了实习。
合作伙伴
- 圣彼得堡国立大学化学学院天然化合物化学系；
- 圣彼得堡国立大学化学学院普通与无机化学系；
- 圣彼得堡国立大学医学院病理学系，圣彼得堡；
- 实验医学研究所，圣彼得堡；
- D.O.奥特妇产科与生殖学科学研究所，圣彼得堡；
- 赫尔辛基大学生物制药学院，赫尔辛基，芬兰；
- 东芬兰大学药学院，库奥皮奥，芬兰；
- 莱布尼茨大学技术化学研究所，汉诺威，德国；
- 柏林自由大学，德国；
- 佛罗伦萨大学神经科学系，佛罗伦萨，意大利；
- BIOCAD国际生物技术公司，俄罗斯圣彼得堡。
相关创新技术基础设施对象