Биологическая активность комплексных медных солей пурпалда с аминокислотами Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

нагрузок. Разработка такой схемы предусматривает решение ряда конструкторских задач, связанных с обеспечением надежной работы лазерного источника в экстремальных условиях эксплуатации. В настоящее время первый вариант реализации ЛСЭ кажется более привлекательным.

Предварительные расчеты показали, что при использовании стандартного скважинного перфоратора ПК-105, в комплекте которого имеется десять кумулятивных зарядов ЗПК 105-7-00-03, необходим моноимпульсный лазерный источник с энергией импульса -15-20 мДж и оптоволоконный многожильный кварцевый кабель длиной около 1 м. Расчетные габариты лазера будут 30*30*100 мм, что даст возможность легко разместить источник внутри перфоратора. Удешевить ЛСИ в будущем позволит применение мощных лазерных диодов и полимерных оптоволоконных кабелей.

В экспериментальной части работы принимали участие сотрудники МГТУ им Н.Э. Баумана и ООО НПК «Эксплазер».

И.В. Бачурина, А.А. Иванова, М.А. Илюшин, Э.Я. Сеидов, А.М. Судариков, И.В. Целинский, И.В. Шугалей

Биологическая активность комплексных медных солей пурпалда с аминокислотами

Воздействие многих бытовых и техногенных факторов, развитие практически всех патологических состояний, а также процессы физиологического старения у аэробных организмов связаны с образованием активных форм кислорода (АФК) в количествах, отличных от стационарного уровня. Отклонение в концентрациях этих частиц от нормального фонового уровня приводит к процессам пероксидного повреждения важнейших биомолекул (белков, липидов, нуклеиновых кислот, углеводов), что, в свою очередь, вызывает дезорганизацию клеточного метаболизма, нарушение структуры мембран, сбои в функционировании органов и систем. Это носит драматические последствия для организма и в предельном случае приводит к его гибели.

Такие нарушения в функционировании живых систем характеризуются термином “свободнорадикальная патология”, так как в основе повреждения биомолекул лежит осуществление цепных радикальных реакций, инициированных АФК.

Отклонения в генерации АФК и существенные сдвиги в течении свободнорадикальных процессов сопровождают воспалительные заболевания, канцерогенез, различные виды травм, легочную пато-

330

логию, тяжелые инфекции, ишемическую болезнь сердца, инфаркт миокарда, сахарный диабет, нейродегенеративные заболевания.

Для коррекции указанных состояний достаточно давно применяется терапия антиоксидантами. Наряду с природными антиоксидантами, такими как витамины Е, С, А, флавоноиды, постоянно увеличивается арсенал препаратов, относящихся к различным химическим классам, таким как тиолы, фенолы, аминопроизводные и комплексные соединения.

Антиоксидантные свойства (АО) препаратов заключаются в их способности взаимодействовать с активными формами кислорода (АФК): H2O2 ; OH-. ; O2". Антиоксиданты взаимодействуют со всеми приведенными АФК. Однако скорость взаимодействия с различными АФК зависит, прежде всего, от строения АО. Различные АО препараты взаимодействуют преимущественно с какой-то одной из активных форм кислорода.

Достаточно новыми и перспективными АО являются металлокомплексные соединения с серо- и азотсодержащими лигандами, которые могут проявлять АО свойства как благодаря наличию в структуре d-металла, так и лиганда. При этом АО свойства координационного соединения существенно отличаются от свойств индивидуальных структурных фрагментов.

Из вышесказанного можно сделать вывод о важности и актуальности изучения координационных соединений с гетероциклическими лигандами в качестве биологически активных веществ.

Были синтезированы и изучены комплексные соли меди с 3-гидразино-4-амино-5-меркапто-1,2,4-триазолом (пурпалдом) в качестве биологически активного лиганда. Антиоксидантные свойства лиганда являются следствием наличия в нем таких групп, как NH2-, SH-группы и триазольного цикла.

Анионами в комплексах пурпалда служили малотоксичные аминокислоты: L-пролин и Оф-триптофан.

NHNH

COOH

nh2

ch2—с—с

O

\

H oh

3-Гидразино-4-амино- L-Пролин,

5-меркапто-1,2,4- Пирролидин-а-

триазол (пурпалд) карбоновая кислота

Рф-Триптофан,

а-амино-в-индолилпропионовая

кислота

Учитывая, что катион меди Cu2+ способен реагировать с АФК, необходимо было провести серию самостоятельных экспериментов

331

по оценке его АО свойств. АО действие катиона меди оценивалось по влиянию на процесс хемилюминисценции при перекисном окислении липидов (ПОЛ). Кроме того, необходимо было исследовать влияние индивидуальных лигандов на процесс хемилюминисценции при ПОЛ, что позволит оценить их индивидуальную АО активность. Только после оценки АО активности структурных частей комплекса можно приступать к изучению его АО свойств.

Для данных комплексных соединений, может оказаться наиболее вероятным взаимодействие с O2" за счет акцептирования от него одного электрона, что приводит к обрыву цепей радикальных реакций окисления биомолекул.

Изучение влияния препаратов на инициированную Fe+2 хемилюминесценцию в суспензии липосом. Как уже отмечалось, традиционным методом оценки антиоксидантных свойств является способность веществ гасить инициированную Fe+2 хемилюминесценцию. Чем сильнее снижение хемилюминесценции при введении препарата, тем выше его антиоксидантные свойства. Исследования проводились с использованием стандартных систем. Одной из таких систем является суспензия липосом яичного желтка в буфере или физиологическом растворе. Нами была выбрана суспензия липосом в фосфатном буфере с рН=7,4. В качестве стандарта используется цистамин (МН2СН2СН2ЭН), для которого хорошо известна способность улавливать радикалы кислорода и гасить хемилюминесценцию.

В случае снижения уровня хемилюминесценции при введении в систему лиганда (пурпалд) и комплекса, можно говорить об их антиоксидантных свойствах. При достижении близкого с цистамином уровня гашения хемилюминесценции при одинаковой концентрации препаратов, исследуемые соединения могут считаться перспективными препаратами. Полученные данные о способности гашения хемилюминесценции представлены в таблице.

Таблица

Сравнение способности препаратов подавлять хемилюминесценцию при концентрации 5*10-6М

в суспензии липосом пр и 20°С, рН=7,4, СFeso4=2,4*10-3М

№ Соединение Гашение

Све- тосумма, отн.ед.* Умень- шение све- тосуммы, % Пиковая интен- сивность, отн.ед. Умень- шение пиковой интен- сивности, %

контроль 0,79+0,3 0 0,47+0,3 0

1 Цистамин (Nbhd-hCl-hSH) 0,71+0,3 10+2 0,45+0,3 4,3+2

2 Пурпалд (C2H6N6S) 0,65+0,3 17,7+1 0,38+0,3 19,2+2

332

3 Триптофан (C11H12N2O2) 0,71+0,3 9,4+2 0,37+0,2 21,3+1

4 Пролин (C5H9O2N) 0,67+0,2 14,8+3 0,34+0,2 27,7+1

5 Cu(NO3)2*3CuO*3H2O 0.58+0,2 26,2+3 0.33+0,2 29,7+3

6 CU(C5H9O2N)2 0,55+0,2 29,6+2 0,35+0,2 25,5+2

7 Cu(CllHl2№O2)2 0,52+0,2 34,2+3 0,30+0,2 36,2+2

8 Cu(C2HeNeS)2 0,74+0,3 6,3+3 0,4+0,2 14,9+2

9 Cu(C2HeNeS)2( C5H9C>2N)2 0,60+0,2 24+3 0,35+0,2 25,5+2

10 Cu(C2HeNeS)2( CiiHi2N2C2)2 0,62+0,3 21,5+3 0,38+0,2 19,2+2

* - количество квантов, фиксируемых за 3 минуты

Гашение хемилюминесценции оценивалось по двум параметрам:

• уменьшение светосуммы;

• уменьшение пиковой интенсивности.

Наиболее часто используемой величиной является значение светосуммы.

При изучении способности соединений подавлять хемилюминесценцию было обнаружено, что нитрат меди обладает высокой активностью. Близкий уровень активности проявляют исследованные координационные соединения (6,7,9), в то время как свободный лиганд и чистые аминокислоты, практически не обладают антиоксидантными свойствами. Исключение составляет только медная соль пурпалда (её способность подавлять хемилюминесценцию ниже, чем у свободного пурпалда). Введение аниона сказывается мало (9 и 10). Гашение хемилюминесценции связано с прерывание цепи последовательного восстановления кислорода за счет выведения из системы O2^“.

O2 + е- ^ +H

л

O2" + e^£- O22- + е-:

V

H+ 2 H + -2 H+

\/

[O- + о2-] +

ж

2 O2-

V

HO2^ H2O2 hO^ + H2O

(аналог ^О^) (аналог ROOH)

+3 H+ -3 H+ + 4H+ -4 H+

\/

2 H2O

В этом случае активный инициатор перекисного окисления липидов - гидроксильный радикал - не образуется, что и приводит к снижению интенсивности хемилюминесценции.

Таким образом, гашение хемилюминесценции позволяет характеризовать соединения как потенциальные АО.

Получение медной соли пурпалда. В стеклянный стакан объемом 50 мл, снабженный магнитной мешалкой, помещают предварительно приготовленный раствор карбоната меди (0,35 г) в воде (10 мл), который нагревают на электрической плитке и через 15 ми-

333

нут приливают раствор 4-амино-3-гидразино-1,2,4-триазола (0,82 г) в воде (10 мл). Выдержка продолжается 1,5 часа, после чего реакционную массу охлаждают и оставляют на сутки для полного выпадения осадка.

Через сутки осадок светло-коричневого цвета отфильтровывают, затем промывают на фильтре водой, затем спиртом и высушивают, сначала на воздухе, потом в термостате при температуре 4050 оС.

Масса выделенного продукта в виде мелкокристаллического порошка светло-коричневого цвета составила - 0,77 г. Выход - 77 %.

Элементный анализ. Вычислено для Cu(C2H6N5S)2:

С, 13,5; H, 3,4; N, 47,3.

Найдено: С, 13,9; H, 4,1; N, 47,8.

ИКС, см -1: 3163 (vas Н2О); 1629 (5 H2O); 2908 (vs СН2); 1477 (5 CH2); 1560, 1360, (Triazol). Продукт соответствует следующей брутто-формуле: Cu(C2H6N5S)2.

Получение медной соли DL-триптофана. В стеклянный стакан объемом 50 мл, снабженный магнитной мешалкой, помещают предварительно приготовленный раствор карбоната меди (0,26 г) в воде (10 мл), который нагревают на электрической плитке и через 15 минут приливают раствор D^-триптофана (0,87 г) в воде (10 мл). Выдержка продолжается 1,5 часа, после чего реакционную массу охлаждают и оставляют на сутки для полного выпадения осадка.

Через сутки осадок серо-сиреневого цвета отфильтровывают, затем промывают на фильтре водой, затем спиртом и высушивают, сначала на воздухе, потом в термостате при температуре 40-50 оС.

Масса выделенного продукта в виде мелкокристаллического порошка светло-сиреневого цвета составила - 0,80 г. Выход - 80 %.

Элементный анализ. Вычислено для Cu(CnH12№O2)2:

С, 56,0; H, 5,1; N, 11,9.

Найдено: С, 56.6; H, 5,5; N, 11.8.

ИКС, см -1: 3163 (vas Н2О); 1629 (5 H2O); 2943, 2908 (vs СН2); 1477 (5 CH2); 1535, 1421, 968 (Triazol). Продукт соответствует следующей брутто-формуле: Cu(CnH12N2O2b.

Получение медной соли L-пролина. В стеклянный стакан объемом 50 мл, снабженный магнитной мешалкой, помещают предварительно приготовленный раствор карбоната меди (0,42 г) в воде (10 мл), который нагревают на электрической плитке и через 15 минут приливают раствор пролина (0,78 г) в воде (10 мл). Выдержка продолжается 1,5 часа, после чего реакционную массу охлаждают и оставляют на сутки для полного выпадения осадка.

334

Через сутки осадок синего цвета отфильтровывают, затем промывают на фильтре водой, затем спиртом и высушивают, сначала на воздухе, потом в термостате при температуре 40-50 оС.

Масса выделенного продукта в виде мелкокристаллического порошка синего цвета составила - 0,82 г. Выход - 82 %.

Элементный анализ. Вычислено для Cu(C5HgO2N)2:

С, 40,9; H, 6,1; N, 9,5. Найдено: С, 41.5; H, 6.6; N, 9.8.

ИКС, см -1: 3163 (vas Н2О); 1629 (5 H2O); 2943, 2908 (vs СН2); 1477 (8 CH2); 1535, 1421, 968 (Triazol). Продукт соответствует следующей брутто-формуле: Cu(C5H9O2N)2.

Получение смешанной соли DL-триптофано пурпалд меди. В стеклянный стакан объемом 50 мл, снабженный магнитной мешалкой, помещают предварительно приготовленный раствор карбоната меди (0,27 г) в воде (10 мл), который нагревают на электрической плитке и через 15 минут приливают раствор пурпал-да (0,35 г) в воде (10 мл), а затем приливают раствор триптофана (0,49 г) в воде (10 мл). Выдержка продолжается 1,5 часа, после чего реакционную массу охлаждают и оставляют на сутки для полного выпадения осадка.

Через сутки осадок серого цвета отфильтровывают, затем промывают на фильтре водой, затем спиртом и высушивают, сначала на воздухе, потом в термостате при температуре 40-50 оС.

Масса выделенного продукта в виде мелкокристаллического порошка серого цвета составила - 0,83 г. Выход - 83 %.

Элементный анализ. Вычислено для Cu(C2H6N5S)2(CnH12N2O2)2:

С, 40,9; H, 4,7; N, 29,3.

Найдено: С, 41.3; H, 5.2; N, 29.6.

ИКС, см -1: 3163 (vas Н2О); 1629 (5 H2O); 2908 (vs СН2); 1477 (5 CH2); 1560, 1360, (Triazol). Продукт соответствует следующей брутто-формуле: Cu(C2H6N5S)2(CnH12N2O2)2.

Получение смешанной соли L-пролино пурпалд меди. В стеклянный стакан объемом 50 мл, снабженный магнитной мешалкой, помещают предварительно приготовленный раствор карбоната меди (0,68 г) в воде (10 мл), который нагревают на электрической плитке и через 15 минут приливают раствор пурпалда (0,45 г) в воде (10 мл), а затем приливают раствор пролина (0,35 г) в воде (10 мл). Выдержка продолжается 1,5 часа, после чего реакционную массу охлаждают и оставляют на сутки для полного выпадения осадка.

Через сутки осадок светло-коричневого цвета отфильтровывают, затем промывают на фильтре водой, затем спиртом и высушивают, сначала на воздухе, потом в термостате при температуре 40-50 оС.

Масса выделенного продукта в виде мелкокристаллического порошка светло-коричневого цвета составила - 0,79 г. Выход - 79 %.

335

Элементный анализ. Вычислено для Cu(C2H6N5S)2(C5H9O2N)2:

С, 28,7; H, 5,1; N, 33,5.

Найдено: С, 28,3; H, 5,5; N, 33,8.

ИКС, см -1: 3163 (vas Н2О); 1629 (5 H2O); 2908 (vs СН2); 1477

(8 CH2); 1560, 1360, (Triazol). Продукт соответствует следующей брутто-формуле: Cu(C2H6N5S)2(C5H9O2N)2.

Изучение АО действия. К свежеприготовленной суспензии ли-посом в бидистиллированной воде добавляли фосфатный буфер (pH 7.4), доводя общий объем раствора до 2,7 мл. Затем приливали 0,3 мл химического активатора хемилюминесценции - люминола (110-4М раствор в димексиде, который хранили в холодильнике при 4 оС). Для инициирования процесса пероксидного окисления белка добавляли от 2,0 до 5,0 мл свежеприготовленной смеси 0,06 %-ного водного раствора сульфата железа (II) и 0,06 0%-ного водного раствора этилендиаминтетрауксусной кислоты (в объемном соотношении 1:1).

В реакционную массу, перелитую в кювету, помещенную в рабочую камеру хемилюминометра, впрыскивали 0,5 %-ный раствор пероксида водорода от 5,0 до 2,0 мл (из расчета, что конечный объем реакционной массы должен составлять 10 мл). Для оценки интенсивности хемилюминесценции использовали величину светосуммы (интегральную интенсивность хемилюминесценции) за фиксированный промежуток времени.

Зависимости суммарного светового выхода от концентраций компонентов, участвующих в реакции (за 30 сек от начала введения пероксида водорода), регистрировались на приборе, сконструированном и предоставленном профессором И.В. Юдиным.

Работа выполнена при финансовой поддержке Федерального агентства образования РФ, межвузовская аналитическая целевая программа «Развитие научного потенциала высшей школы» на 2009-2010 гг. Проект 2.1.1/2908

М. А. Илюшин, А. В. Смирнов, А. М. Судариков, И. В. Целинский

Влияние числа гетероциклических лигандов во внутренней сфере амминатов кобальта (III) на физико-химические и взрывчатые характеристики комплексов

Амминаты кобальта (III), содержащие во внутренней сфере гетероциклические лиганды, в частности замещенные тетразолы, начали активно рассматриваться в качестве альтернативных инициирующих взрывчатых веществ во второй половине ХХ века. Прове-

336