Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)

Для цитирования:

Пластун И. Л., Брыксин К. А., Майорова О. А., Бабков Л. М. Спектральные проявления межмолекулярного взаимодействия гиалуроновой кислоты с азотсодержащими аминокислотами // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2024. Т. 24, вып. 2. С. 126-137. DOI: 10.18500/1817-3020-2024-24-2-126-137, EDN: DRKPRT

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
28.06.2024
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 139)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Оптика и спектроскопия. Лазерная физика
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
539.194:539.196.3:544.174.3
DOI: 
10.18500/1817-3020-2024-24-2-126-137
EDN: 
DRKPRT

Спектральные проявления межмолекулярного взаимодействия гиалуроновой кислоты с азотсодержащими аминокислотами

Авторы: 
Пластун Инна Львовна, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.
Брыксин Кирилл Александрович, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.
Майорова Оксана Александровна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Бабков Лев Михайлович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

Методами экспериментальной и теоретической ИК спектроскопии исследованы проявления межмолекулярного взаимодействия, основанного на водородном связывании, в ИК спектрах гиалуроновой кислоты и в мультикомпонентных смесях гиалуроновой кислоты с азотсодержащими аминокислотами, входящими в состав муцина слизистой оболочки мочевого пузыря и белковых микрогелей-носителей. Проведено сравнение измеренного и рассчитанных в гармоническом приближении ИК спектров гиалуроновой кислоты. На основе расчёта структуры молекулярных комплексов и соответствующих им ИК спектров с последующим анализом параметров образующихся водородных связей были даны оценки силы комплексообразования гиалуроновой кислоты с аминокислотами, входящими в состав белковых микрогелей, использующихся в таргетной терапии, и в состав белков клеток-мишеней.

Ключевые слова: 
гиалуроновая кислота
ИК спектр
экспериментальные измерения
молекулярное моделирование
аминокислоты
теория функционала плотности
водородные связи
Благодарности: 
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 21-75-10042, https://rscf.ru/project/21-75-10042/).
Список источников: 
  1. Meyer K. Chemical structure of hyaluronic acid // Federation Proceedings. 1958. Vol. 17, № 4. С. 1075–1077.
  2. Iaconisi G. N., Lunetti P., Gallo N., Cappello A. R., Fiermonte G., Vincenza Dolce V., Capobianco L. Hyaluronic Acid: A Powerful Biomolecule with Wide-Ranging Applications – A Comprehensive Review // International Journal of Molecular Science. 2023. Vol. 24, iss. 12. Article number 10296. https://doi.org/10.3390/ijms241210296
  3. Цепилов Р. Н., Белодед А. В. Гиалуроновая кислота – «старая» молекула с «новыми» функциями: биосинтез и деполимеризация гиалуроновой кислоты у бактерий и в тканях позвоночных, в том числе в процессах канцерогенеза // Биохимия. 2015. Т. 80, вып. 9. С. 1315–1333.
  4. Snetkov P., Zakharova K., Morozkina S., Olekhnovich R., Uspenskaya M. Hyaluronic acid: The influence of molecular weight on structural, physical, physicochemical, and degradable properties of biopolymer // Polymers. 2020. Vol. 12, iss. 8. Article number 1800. https://doi.org/10.3390/polym12081800
  5. Chemistry and biology of hyaluronan / eds. H. G. Garg, C. A. Hales. Amsterdam ; Boston : Elsevier, 2004. 605 p.
  6. Vasvani S., Kulkarni P., Rawtani D. Hyaluronic acid: A review on its biology, aspects of drug delivery, route of administrations and a special emphasis on its approved marketed products and recent clinical studies // International Journal of Biological Macromolecules. 2020. Vol. 151. P. 1012–1029.
  7. Khabarov V. N., Boykov P. Y., Selyanin M. A. Hyaluronic acid: Production, properties, application in biology and medicine. Hoboken : John Wiley& Sons, 2015. 224 p.
  8. Dovedytis M., Liu Z. J., Bartlett S. Hyaluronic acid and its biomedical applications: A review // Engineered Regeneration. 2020. Vol. 1. P. 102–113.
  9. Pyo J. S., Cho W. J. Systematic review and meta-analysis of intravesical hyaluronic acid and hyaluronic acid / chondroitin sulfate instillation for interstitial cystitis / painful bladder syndrome // Cellular Physiology and Biochemistry. 2016. Vol. 39, № 4. P. 1618–1625.
  10. Matsuoka P. K., Haddad J. M., Pacetta A. M., Baracat E. C. Intravesical treatment of painful bladder syndrome: A systematic review and meta-analysis // International Urogynecology Journal. 2012. Vol. 23. P. 1147–1153.
  11. Boddupalli B. M., Mohammed Zulkar N. K., Ravinder Nath A., Banji D. Mucoadhesive drug delivery system: An overview // Journal of Advanced Pharmaceutical Technology & Research. 2010. Vol. 1, № 4. P. 381.
  12. Rose M. C. Mucins: Structure, function, and role in pulmonary diseases // American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 1992. Vol. 263, № 4. P. L413–L429.
  13. Saveleva M. S., Lobanov M. E., Gusliakova O. I., Plastun V. O., Prikhozhdenko E. S., Sindeeva O. A., Gorin D. A., Mayorova O. A. Mucoadhesive Emulsion Microgels for Intravesical Drug Delivery: Preparation, Retention at Urothelium, and Biodistribution Study // ACS Applied Materials & Interfaces. 2023. Vol. 15, № 21. P. 25354–25368. https://doi.org/10.1021/acsami.3c02741
  14. Кон В. Электронная структура вещества – волновые функции и функционалы плотности // Успехи физических наук. 2002. Т. 172, № 3. С. 336–348.
  15. Becke A. D. Density-functional thermochemistry. III. The role of exact exchange // Journal of Chemical Physics. 1993. Vol. 98, № 7. P. 5648–5652. https://www.doi.org/10.1063/1.464913
  16. Frisch M. J., Trucks G. W., Schlegel H. B., Scuseria G. E., Robb M. A., Cheeseman J. R., Montgomery J. A., Vreven Jr. T., Kudin K. N., Burant J. C., Millam J. M., Iyengar S. S., Tomasi J., Barone V., Mennucci B., Cossi M., Scalmani G., Rega N., Petersson G. A., Nakatsuji H., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima T., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Klene M., Li X., Knox J. E., Hratchian H. P., Cross J. B., Adamo C., Jaramillo J., Gomperts R., Stratmann R. E., Yazyev O., Austin A. J., Cammi R., Pomelli C., Ochterski J. W., Ayala P. Y., Morokuma K., Voth G. A., Salvador P., Dannenberg J. J., Zakrzewski V. G., Dapprich S., Daniels A. D., Strain M. C., Farkas O., Malick D. K., Rabuck A. D., Raghavachari K., Foresman J. B., Ortiz J. V., Cui Q., Baboul A. G., Clifford S., Cioslowski J., Stefanov B. B., Liu G., Liashenko A., Piskorz P., Komaromi I., Martin R. L., Fox D. J., Keith T., Al-Laham M. A., Peng C. Y., Nanayakkara A., Challacombe M., Gill P. M. W., Johnson B., Chen W., Wong W., Gonzalez C., Pople J. A. Gaussian 03, Revision B.03. Gaussian, Inc., Pittsburgh PA, 2003. 302 p.
  17. Avogadro – Free cross-platform molecular editor – Avogadro. Funding for the Avogadro manual was provided by the University of Pittsburgh Department of Chemistry. Pittsburgh, Pensylvania, 2015. URL: https://avogadro.cc/ (дата обращения: 15.03.2024).
  18. Программа графической визуализации результатов численного моделирования на основе методов квантовой механики : св-во о гос. регистрации программы для ЭВМ 2015616290 Рос. Федерация / А. Н. Бокарев, И. Л. Пластун ; правообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.». № 2015612953 ; заявл. 13.04.15 ; зарегистр. 05.06.15, Бюл. № 1. 1 с.
  19. Иогансен А. В. Инфракрасная спектроскопия и спектральное определение энергии водородной связи // Водородная связь / отв. ред. Н. Д. Соколов. М. : Наука, 1981. С. 112–155.
  20. Бабков Л. М., Пучковская Г. А., Макаренко С. П., Гаврилко Т. А. ИК спектроскопия молекулярных кристаллов с водородными связями. Киев : Наукова думка, 1989. 160 с.
  21. Стид Дж. В., Этвуд Дж. Л. Супрамолекулярная химия : в 2 т. М. : Академкнига, 2007. Т. 1. 479 с.
Поступила в редакцию: 
18.02.2024
Принята к публикации: 
15.04.2024
Опубликована: 
28.06.2024
  • 431 просмотр