Сибирская ель поможет химикам создавать антикоагулянтные препараты

Российские ученые модифицировали полисахарид из древесины ели и значительно повысили его способность предотвращать свертывание крови и нейтрализовать свободные радикалы. Это открывает перспективы для создания новых лекарственных средств и тромборезистентных материалов, сообщили в пресс-службе Красноярского научного центра СО РАН.

Разработка современных лекарственных препаратов сегодня направлена не только на повышение их эффективности, но и на снижение дозировок и минимизацию побочных эффектов. Один из перспективных путей — использование веществ природного происхождения, таких как растительные полисахариды. Они биосовместимы, нетоксичны и имеют биологическую активность, что делает их ценным сырьем, в том числе и для фармацевтики. А получить их можно из растительных отходов сельскохозяйственной и деревообрабатывающей промышленности.

Ученые Красноярского научного центра СО РАН совместно с коллегами из СФУ и Министерства здравоохранения РФ выделили полисахарид галактоглюкоманнан из древесины обыкновенной ели (Picea abies) и модифицировали его молекулами с сульфатными группами. Регулируя продолжительность реакции сульфатирования, они получили шесть новых производных галактоглюкоманнана с разным содержанием сульфатных групп. Химикам удалось провести модификацию, не разрушая основную цепь полимера, что позволило сохранить его природную структуру. Введение сульфатных групп обеспечило новым производным лучшую растворимость в воде по сравнению с исходным полисахаридом, а также увеличило их антикоагулянтную и антиоксидантную активность.

«Полисахариды вызывают большой интерес благодаря своим уникальным свойствам, которые перспективны для применения в различных областях медицины. Их биосовместимость минимизирует риск нежелательных побочных реакций, что важно при разработке активных фармацевтических форм. Модифицированные производные полисахаридов часто обладают новыми или улучшенными свойствами по сравнению с их природными аналогами. Следовательно, химическая модификация не только создает новые типы биополимеров, но и расширяет диапазон их применения», — отметил Юрий Маляр, кандидат химических наук, доцент, заместитель директора по научной работе Института химии и химической технологии СО РАН.

Чтобы оценить биомедицинский потенциал новых соединений, ученые проверили в тестах с плазмой крови человека их влияние на свертываемость крови и нейтрализацию свободных радикалов — агрессивных молекул, которые повреждают клетки и запускают окислительные процессы в организме. Оказалось, что новые производные увеличивают время образования сгустков крови. Активность новых соединений напрямую зависела от времени реакции: чем дольше длился процесс, тем эффективнее вещества предотвращали свертывание. 

Наибольшую эффективность в тестах на антикоагулянтную активность и свертываемость крови продемонстрировали образцы, полученные при наибольшей длительности сульфатирования и наибольшим количеством сульфатных групп в структуре. Их активность выросла в сотни раз по сравнению с исходным полисахаридом. При этом они могли на 96% нейтрализовать модельные свободные радикалы, сочетая, таким образом, сразу два полезных свойства. Такой эффект объясняется структурными изменениями, которые произошли в молекулах после сульфатирования, и говорит о том, что сульфатирование изменило механизм действия полимера. Понимание этих механизмов позволит ученым в дальнейшем целенаправленно «настраивать» свойства биополимеров под конкретные задачи.

«Способность антиоксиданта нейтрализовать свободные радикалы определяют по восстановлению радикалов до нерадикальной формы за счет переноса атома водорода или электрона от активного соединения. Понимание механизма нейтрализации свободных радикалов имеет решающее значение для разработки эффективных лекарственных систем, особенно в тех случаях, когда преобладают окислительные процессы. В перспективе такие модифицированные биополимеры могут стать основой для создания контролируемых носителей лекарств, инкапсулирующих материалов и биологически активных добавок, что будет способствовать развитию отечественной фармацевтики», — резюмировала Валентина Боровкова, кандидат химических наук, научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН.

Исследование поддержано Российским научным фондом. Результаты опубликованы в журнале Polysaccharides.