Физико-химическое обоснование свойств разбавленных водных систем биологически активных веществ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Физико-химическое обоснование свойств разбавленных водных систем биологически активных веществ

А.И. Коновалов, И.С. Рыжкина, Л.И. Муртазина

Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук»

ryzhkina@iopc.ru

Феномен возникновения новых физико-химических, спектральных свойств и биоэффектов растворов биологически активных веществ (БАВ) в области низких линейно экстраполируемых концентраций (1.0-10-20-1.0-10-6 М) вызывает большой интерес, но общая оценка этих явлений и возможность их использования сдерживается отсутствием научного объяснения. Нами впервые экспериментально установлено, что высокоразбавлен-ные водные растворы многих БАВ представляют собой наногетерогенные дисперсные системы. Образующаяся в системах водно-молекулярная нанопсевдофаза (наноассоци-аты) по мере разбавления претерпевает перестройку, сопровождающуюся изменением её параметров ^ в интервале 100-400 нм, ^-потенциал от -1 до -20 мВ) и немонотонным изменением физико-химических и биологических свойств системы [1-8]. Установлено, что наноассоциаты образуются только при определенной структуре БАВ, наличии слабых электромагнитных полей, соблюдении процедуры приготовления растворов. Согласно гипотезе, предложенной нами на основании анализа большого числа экспериментальных данных по параметрам наноассоциатов и свойствам систем в области низких расчетных концентраций, наноассоциаты обуславливают появление не только физико-химических свойств, но и биоэффектов [1-3].

В докладе на примере водных систем биогенных БАВ [1,2,6], лекарственных средств (мебикар и др.) [1,8], потенциальных фармпрепаратов [1,3,7] (4-аминопиридин и др.), пестицидов (метафос и др.) [1,5] и широкого круга задействованных биотестов (лабораторные животные, растения, гидробионты, нейрон улитки, микроорганизмы) будет показано, что разработанный подход обладает интерпретационными и прогностическими [9] возможностями в отношении биоэффектов в интервале низких расчетных концентраций, а также указывает на способность наноассоциатов оказывать модифицирующее действие на биоэффект исходной системы. Все это делает разработанный подход полезным не только для научного обоснования механизма воздействия высокоразбавленных систем БАВ на биологические тест-объекты, но и открывает пути их использования в практических целях (оценка химического следа в водных экосистемах, рациональное использование лекарственных средств и др.).

[1] A. Konovalov and I. Ryzhkina, Highly Diluted Aqueous Solutions: Formation of Nano-Sized Molecular Assemblies (Nanoassociates), Geochem. Int., V. 52, no.13, p. 1192-1210, (2014).

[2] И.С. Рыжкина, Л.И. Муртазина, Ю.В. Киселева, А.И. Коновалов, Свойства супрамолекулярных наноассоциатов, образующихся в водных растворах низких и сверхнизких концентраций биологически активных веществ, ДАН, Т. 428, № 4, с. 487491, (2009).

[3] A. Konovalov, I. Ryzhkina and et al., Nanoassociate formation in highly diluted water solutions of potassium phenosan with and without permalloy shielding, Electromagn. Biol. Med, V. 34, no.34, p. 141-146, (2015).

[4] Д.А. Коновалов, Л.И. Муртазина, И.С. Рыжкина, А.И. Коновалов, Влияние слабых электромагнитных полей на самоорганизацию высокоразбавленных растворов алкилированного п-сульфонатокаликс[6]арена, ДАН, Т. 463, № 2, с. 179-182, (2015).

[5] И.С. Рыжкина, С.Ю. Сергеева, Л.И. Муртазина, Л.Р. Сабирзянова, Т.В. Кузнецова, Э.Р. Зайнулгабидинов, И.В. Князев, А.М. Петров, А.И. Коновалов, Водные системы на основе метафоса в низких концентрациях: взаимосвязь самоорганизации, физико-химических и биологических свойств, Журнал общей химии, Т. 87, № 12, с. 2022-2030, (2017).

[6] И.С. Рыжкина, С.Ю. Сергеева, Л.И. Муртазина, Л.Р. Ахметзянова, Т.В. Кузнецова, И.В. Князев, А.М. Петров, И.С. Докучаева, А.И. Коновалова, Особенности самоорганизации и биологических свойств растворов лимонной и янтарной кислот низких концентраций// Известия Академии наук. Сер. хим., № 2, c. 334-339, (2019).

[7] I.S. Ryzhkina, L.I. Murtazina, M.D. Shevelev, L.R. Akhmetzyanova, I.V. Galkina, T.V., Kuznetsova, et al., Aqueous systems based on organophosphorous compounds in low concentrations: Interconnection of self-organization and biological properties, Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elements, V. 194, p. 497-501, (2019).

[8] I.S. Ryzhkina, Y.V. Kiseleva, O.A. Mishina, A.P. Timosheva, S.Y. Sergeeva, A.I. Konovalov, A.N. Kravchenko, Correlations between the self-organization, physicochemical properties and biological activity of mebicar in dilute aqueous solutions, Mendeleev Communications, V. 23, № 5, p. 262-264, (2013).

[9] А. И. Коновалов, И. С. Рыжкина, Л. И. Муртазина, Бюлл. изобрет., Полезные модели, №24, (2010).