Дизайн, синтез та біологічні властивості комплексів С60 фулерену з лактатами деяких металів
The search for new materials based on carbon structures such as fullerenes opens prospects for their use in various application areas, including medicine. That is why the design of supramolecular complexes based on С60 and a natural molecule of the lactic acid (and its derivatives) is a necessary in...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2019
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/516 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543912361984000 |
|---|---|
| author | Мykhailenko, O. V. Petrusenko, S. R. Vitushinska, Ya. O. Prylutskyy, Yu. I. Zavodovskyi, D. O. Мykhailenko, O. O. Lagerna, O. Yu. |
| author_facet | Мykhailenko, O. V. Petrusenko, S. R. Vitushinska, Ya. O. Prylutskyy, Yu. I. Zavodovskyi, D. O. Мykhailenko, O. O. Lagerna, O. Yu. |
| author_sort | Мykhailenko, O. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:03:19Z |
| description | The search for new materials based on carbon structures such as fullerenes opens prospects for their use in various application areas, including medicine. That is why the design of supramolecular complexes based on С60 and a natural molecule of the lactic acid (and its derivatives) is a necessary initial step for predicting thermodynamic and kinetic possibilities of synthesizing supramolecular structures and their physical and chemical characterization. The creation of an aqueous form of nanocomplexes and their in vivo testing is the final stage of this research.The design with the ММ+molecular mechanics method, РМ3 semi-empirical quantum-chemical method and Monte-Carlo method allowed us to find the “С60–lactate” to be stable enough at elevated temperatures (up to ~ 550 K). This provides for reliable and stable synthesis of the complexes under regular conditions. There have been synthesized and separated lactates of magnesium, calcium, strontium, zinc and barium. Their chemical structures have been proved by IR-spectroscopy and X-ray structural analysis. Ultrasonic dispergation allowed us to obtain water-soluble complexes of fullerene С60 with the lactates of the above metals. Their structures have been proved by UV-spectroscopy. The collective in vivo results of mechanical and kinetic investigations of muscle fatigue caused by physical activity indicate that after injecting the С60–lactate, the skeletal muscles are still functioning and the time for their rehabilitation reduces. There has been determined the protective effect of these nanocomplexes on contractile dynamics of ischemic injury of the soleus muscle. The investigation has shown that intramuscular injections of separate components and the С60–lactate nanocomplex demonstrate the significant protective effect due to generation of maximum response strength caused by increased muscle fatigue. Finally, there has been proved the protective role of water-soluble derivatives of C60 in neurodegeneration and the increased hypoxia tolerance of a neural tissue. This offers new opportunities in therapy and preventive treatment of ischemic pathologies. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:45Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-516 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:03Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5162022-06-29T10:03:19Z Design, synthesis and biological properties of C60-lactate complexes Дизайн, синтез и биологические свойства комплексов фуллерена С60 с лактатами некоторых металлов Дизайн, синтез та біологічні властивості комплексів С60 фулерену з лактатами деяких металів Мykhailenko, O. V. Petrusenko, S. R. Vitushinska, Ya. O. Prylutskyy, Yu. I. Zavodovskyi, D. O. Мykhailenko, O. O. Lagerna, O. Yu. metal lactates fullerene C60 nanocomplexes of fullerene C60 with metal lactates muscular system ischemic pathology лактати C60 фулерен нанокомплекси C60 фулерену з лактатами металів м’язова система ішемія лактаты фуллерен C60 нанокомплексы фуллерена C60 с лактатами металлов мышечная система ишемия The search for new materials based on carbon structures such as fullerenes opens prospects for their use in various application areas, including medicine. That is why the design of supramolecular complexes based on С60 and a natural molecule of the lactic acid (and its derivatives) is a necessary initial step for predicting thermodynamic and kinetic possibilities of synthesizing supramolecular structures and their physical and chemical characterization. The creation of an aqueous form of nanocomplexes and their in vivo testing is the final stage of this research.The design with the ММ+molecular mechanics method, РМ3 semi-empirical quantum-chemical method and Monte-Carlo method allowed us to find the “С60–lactate” to be stable enough at elevated temperatures (up to ~ 550 K). This provides for reliable and stable synthesis of the complexes under regular conditions. There have been synthesized and separated lactates of magnesium, calcium, strontium, zinc and barium. Their chemical structures have been proved by IR-spectroscopy and X-ray structural analysis. Ultrasonic dispergation allowed us to obtain water-soluble complexes of fullerene С60 with the lactates of the above metals. Their structures have been proved by UV-spectroscopy. The collective in vivo results of mechanical and kinetic investigations of muscle fatigue caused by physical activity indicate that after injecting the С60–lactate, the skeletal muscles are still functioning and the time for their rehabilitation reduces. There has been determined the protective effect of these nanocomplexes on contractile dynamics of ischemic injury of the soleus muscle. The investigation has shown that intramuscular injections of separate components and the С60–lactate nanocomplex demonstrate the significant protective effect due to generation of maximum response strength caused by increased muscle fatigue. Finally, there has been proved the protective role of water-soluble derivatives of C60 in neurodegeneration and the increased hypoxia tolerance of a neural tissue. This offers new opportunities in therapy and preventive treatment of ischemic pathologies. Поиск новых материалов на основе углеродных структур, таких как фуллерены, открывает перспективы их применения в различных прикладных областях, в том числе и медицине. Именно поэтому дизайн супрамолекулярных комплексов на основе С60 и природной молекулы молочной кислоты (и её производных) является необходимым начальным шагом для предсказания термодинамических и кинетических возможностей синтеза надмолекулярных структур с их последующей физико-химической характеризацией. Создание водной формы нанокомплексов и их in vivo тестирование является завершающим этапом данного исследования.В результате дизайна с использованием метода молекулярной механики ММ+, полуэмпирического квантово-химического РМ3 метода и метода Monte-Carlo обнаружено, что система «С60-лактат» является достаточно устойчивой при повышенной температуре (до ~ 550 K), что обеспечивает надежность и стабильность протекания процесса синтеза комплексов в обычных для этой процедуры условиях. Синтезированы и выделены лактаты магния, кальция, стронция, цинка и бария. Доказано их строение ИК-спектроскопией и рентгеноструктурным анализом. Ультразвуковой диспергацией получены водорастворимые комплексы фуллерена С60 с лактатами указанных металлов и доказаны их структуры УФ-спектроскопией.Совокупные in vivo результаты механикокинетических исследований усталости мышц физической нагрузкой при введении нанокомплекса С60-лактат указывают на увеличенную способность функционирования скелетных мышц и уменьшают время, необходимое для их восстановления. Установлен выраженный защитный эффект указанных нанокомплексов на сократительную динамику ишемической травмы камбаловидной мышцы. Показано, что внутримышечные инъекции отдельных компонентов и нанокомплекса демонстрируют выраженный защитный эффект, который связан с генерацией максимальной силы ответа, вызванной повышением уровня мышечной усталости. И, наконец, доказаны защитная роль водорастворимых производных C60 по нейродегенерации и значительное увеличение толерантности нервной ткани к гипоксии, что открывает новые возможности в терапии и профилактике ишемических патологий. Пошук нових матеріалів на основі вуглецевих структур, таких як фулерени, відкриває перспективи їх застосування у різних прикладних галузях, у тому числі й медицині. Саме тому дизайн супрамолекулярних комплексів на основі С60 та природної молекули молочної кислоти (та її похідних) є необхідним початковим кроком для передбачення термодинамічних і кінетичних можливостей синтезу надмолекулярних структур та їх фізико-хімічного характеризування. Створення водної форми нанокомплексів та їх in vivo тестування є завершальним етапом цього дослідження.У результаті дизайну з використанням методу молекулярної механіки ММ+, напівемпіричного квантово-хімічного РМ3 методу та методу Monte-Carlo знайдено, що система «С60–лактат» є доволі стійкою за підвищеної температури (до ~ 550 K), що забезпечує надійність і стабільність перебігу процесу синтезу комплексів за звичайних для цієї процедури умов. Синтезовано та виділено лактати магнію, кальцію, стронцію, цинку та барію. Доведено їх будову ІЧ-спектроскопією та рентгеноструктурним аналізом. Ультразвуковою диспергацією отримано водорозчинні нанокомплекси С60 з лактатами вказаних металів та УФ-спектроскопією доведено їх структури.Сукупні in vivo результати механокінетичних досліджень втоми м’язів фізичним навантаженням при введенні нанокомплекса С60–лактат вказують на підвищену здатність функціонування скелетних м’язів та зменшення часу, необхідного для її відновлення. Встановлено виражений захисний ефект вказаних нанокомплексів на скорочувальну динаміку ішемічної травми камбалоподібного м’яза. Показано, що внутрішньом’язові ін’єкції окремих компонентів та нанокомплекса демонструють виражений захисний ефект, пов’язаний з генерацією максимальної силової відповіді, викликаної підвищенням рівня м’язової втоми. І, нарешті, доведено захисну роль водорозчинних похідних C60 за нейродегенерації та значне збільшення толерантності нервової тканини до гіпоксії, що відкриває нові можливості у терапії і профілактиці ішемічних патологій. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2019-09-02 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/516 10.15407/hftp10.03.302 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 10 No. 3 (2019): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 302-311 Химия, физика и технология поверхности; Том 10 № 3 (2019): Химия, физика и технология поверхности; 302-311 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 10 № 3 (2019): Хімія, фізика та технологія поверхні; 302-311 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp10.03 uk https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/516/519 Copyright (c) 2019 O. V. Мykhailenko, S. R. Petrusenko, Ya. O. Vitushinska, Yu. I. Prylutskyy, D. O. Zavodovskyi, O. O. Мykhailenko, O. Yu. Lagerna |
| spellingShingle | лактати C60 фулерен нанокомплекси C60 фулерену з лактатами металів м’язова система ішемія Мykhailenko, O. V. Petrusenko, S. R. Vitushinska, Ya. O. Prylutskyy, Yu. I. Zavodovskyi, D. O. Мykhailenko, O. O. Lagerna, O. Yu. Дизайн, синтез та біологічні властивості комплексів С60 фулерену з лактатами деяких металів |
| title | Дизайн, синтез та біологічні властивості комплексів С60 фулерену з лактатами деяких металів |
| title_alt | Design, synthesis and biological properties of C60-lactate complexes Дизайн, синтез и биологические свойства комплексов фуллерена С60 с лактатами некоторых металлов |
| title_full | Дизайн, синтез та біологічні властивості комплексів С60 фулерену з лактатами деяких металів |
| title_fullStr | Дизайн, синтез та біологічні властивості комплексів С60 фулерену з лактатами деяких металів |
| title_full_unstemmed | Дизайн, синтез та біологічні властивості комплексів С60 фулерену з лактатами деяких металів |
| title_short | Дизайн, синтез та біологічні властивості комплексів С60 фулерену з лактатами деяких металів |
| title_sort | дизайн, синтез та біологічні властивості комплексів с60 фулерену з лактатами деяких металів |
| topic | лактати C60 фулерен нанокомплекси C60 фулерену з лактатами металів м’язова система ішемія |
| topic_facet | metal lactates fullerene C60 nanocomplexes of fullerene C60 with metal lactates muscular system ischemic pathology лактати C60 фулерен нанокомплекси C60 фулерену з лактатами металів м’язова система ішемія лактаты фуллерен C60 нанокомплексы фуллерена C60 с лактатами металлов мышечная система ишемия |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/516 |
| work_keys_str_mv | AT mykhailenkoov designsynthesisandbiologicalpropertiesofc60lactatecomplexes AT petrusenkosr designsynthesisandbiologicalpropertiesofc60lactatecomplexes AT vitushinskayao designsynthesisandbiologicalpropertiesofc60lactatecomplexes AT prylutskyyyui designsynthesisandbiologicalpropertiesofc60lactatecomplexes AT zavodovskyido designsynthesisandbiologicalpropertiesofc60lactatecomplexes AT mykhailenkooo designsynthesisandbiologicalpropertiesofc60lactatecomplexes AT lagernaoyu designsynthesisandbiologicalpropertiesofc60lactatecomplexes AT mykhailenkoov dizajnsintezibiologičeskiesvojstvakompleksovfullerenas60slaktataminekotoryhmetallov AT petrusenkosr dizajnsintezibiologičeskiesvojstvakompleksovfullerenas60slaktataminekotoryhmetallov AT vitushinskayao dizajnsintezibiologičeskiesvojstvakompleksovfullerenas60slaktataminekotoryhmetallov AT prylutskyyyui dizajnsintezibiologičeskiesvojstvakompleksovfullerenas60slaktataminekotoryhmetallov AT zavodovskyido dizajnsintezibiologičeskiesvojstvakompleksovfullerenas60slaktataminekotoryhmetallov AT mykhailenkooo dizajnsintezibiologičeskiesvojstvakompleksovfullerenas60slaktataminekotoryhmetallov AT lagernaoyu dizajnsintezibiologičeskiesvojstvakompleksovfullerenas60slaktataminekotoryhmetallov AT mykhailenkoov dizajnsinteztabíologíčnívlastivostíkompleksívs60fulerenuzlaktatamideâkihmetalív AT petrusenkosr dizajnsinteztabíologíčnívlastivostíkompleksívs60fulerenuzlaktatamideâkihmetalív AT vitushinskayao dizajnsinteztabíologíčnívlastivostíkompleksívs60fulerenuzlaktatamideâkihmetalív AT prylutskyyyui dizajnsinteztabíologíčnívlastivostíkompleksívs60fulerenuzlaktatamideâkihmetalív AT zavodovskyido dizajnsinteztabíologíčnívlastivostíkompleksívs60fulerenuzlaktatamideâkihmetalív AT mykhailenkooo dizajnsinteztabíologíčnívlastivostíkompleksívs60fulerenuzlaktatamideâkihmetalív AT lagernaoyu dizajnsinteztabíologíčnívlastivostíkompleksívs60fulerenuzlaktatamideâkihmetalív |