Новини

Профил на токсични елементи в български медицински растения

Екип от български учени разработи и публикува профили за съдържанието на токсични метали в избрани български медицински растения, използвани при получаването на различни продукти, сред които и стандартизирани екстракти. Посредством атомноемисионна спектрометрия с индуктивносвързана плазма е анализирано съдържанието на Fe,Ni, Mn, Cr, Co, Cd, Cu, Zn и Pb в растенията и съответните им почви. Проведеният скрийнинг също има за цел сравняването на способността за акумилиране на метални йони в папрати и семенни растения, както и установяването на корелации между съдържанието на метали в растенията и техните почви. Обобщените резултати показват, че съдържанието на токсични метали варира в широк диапазон, в зависимост от географския регион. Концетрациите на Fe и Ni са по-високи, докато тези на Cu, Zn и Pb са близки до средните стойности. Най-високите концентрации за почти всички елементи са измерени в два вида Тeucrium, аспецифични разлики в акумулирането на метали между папрати и семенни растения не се наблюдават. Изследваните видове не са хиперакумулатори, но могат да акумулират токсични елементи, превишавайки допустимите нива в някои случаи. Получените резултати показват, че контролът на качеството на медицински растения и билкови материали използвани в традиционната медицина и фармацията е важен момент при защита от натравяне и рискове за здравето на потребителя.

Оригинална статия: D. Pavlova, I. Karadjova, Toxic Element Profiles in Selected Medicinal Plants Growing on Serpentines in Bulgaria. Biol. Trace Elem. Res.156 (2013) 288-297.

Екстракция на млечна киселина с йонни течности

Екип от български учени синтезира хидрофобни (несмесваеми с вода) йонни течности (ЙТ) и разработи методика за изолиране на млечна киселина (МК) от водни разтвори. При проведените проучвания е оценено влиянието на вида на ЙТ, pH на средата, както и на различни добавки (неорганични соли или алкохоли) върху екстракционната ефективност както за правата, така и за обратната екстракция. В резултат от проведените изследвания са намерени оптимални условия за екстракция на МК с добиви над 95%. Това представлява най-високата екстракционна ефективност за подобни системи описана към момента в литературата.

Млечната киселина представлява ключова суровина за синтез на полимлечна киселина – основен компонент при производството на биоразградими полимери. Към момента, близо 90% от необходимата МК се добива от т. нар. възобновими източници, посредством микробна ферментация на въглехидрати, но нарастващите изисквания на пазара поставят постоянно нови предизвикателства пред учените за създаването на по-евтини и ефективни методи за изолиране на продуцираната МК. В резултат от многогодишни изследвания е установено, че най-ефективния подход за извличане на МК от ферментационните среди е посредством реактивна течно-течна екстракция с използването на смеси от органичнини разтворители и третични амини, но това е в разрез с широко възприетите принципи на зелената химия, според които употребата на вредни за околната среда и човека химикали трядва да се минимизира.

Оригинална статия: K. Tonova, I. Svinyarov, M.G. Bogdanov, Hydophobic 3-alky-1-methyllimidazolium saccharinates as extractants for L-lactic acid recovery, Sep. Purif. Technol. 125 (2014) 239-246.

Нова колоидна формулировка на противораковия агент епирубицин

Екип от български учени от Факултета по химия и фармация към СУ създаде нова колоидна формулировка на противораковия агент епирубицин на основата на наночастици от поли(стирен-съ-малеинова киселина), PSMA. От научната литература са известни мицеларни наноформулировки на антрациклини на базата на подобни полимери, които са показали изключително висока ефективност при третиране на солидни тумори и понижаване на системната токсичност на натоварените в тези мицели лекарства. Съществен недостатък на тези мицеларни форми обаче е сложната процедура по тяхното получаване и пречистване, както и липсата на практическа възможност да се получават мицеларни наноструктури с желан размер. Авторите от Факултета по химия и фармация решават тези проблеми чрез приготвяне на наночастици от PSMA чрез нанопреципитация, която позволява лесно контролиране на размера на наночастиците в широк диапазон от размери (от 100 до 350 nm), а натоврването с епирубицин се осъществява чрез сорбция. Изследването е фокусирано върху физикохимичните аспекти на получаването и охарактеризирането на наночастиците и включва резултати от изучаване на ефектите на полимерната концентрация и състава на преципитационната среда върху размера и зета-потенциала на наночастиците, изследване на флуоресцентните свойства на епирубицина преди и след натоварване в наночастиците, скоростта на лекарствено освобождаване, ефекта на присъствието на албумин върху зета-потенциала на частиците и др.

Оригинална статия: N. Angelova, G.Yordanov, Nanoparticles of poly(styrene-co-maleic acid) as colloidal carriers for the anticancer drug epirubicin, Colloids and Surfaces A, 452 (2014) 73-81.

Защитен ефект на Витамин C от UV-B лъчение върху фотосинтетичният апарат при растения

Екип български учени публикува проучване относно защитното влияние на аскорбат (Витамин C) върху фотосинтетичния апарат при UV-B облъчване. Изследван е ефектът на външно добавен аскорбат върху причиненото от UV-B лъчение инхибиране на функциите на фотосистема II (PSII) в изолирани от грахови зърна тилакоидни мембрани. Резултатите показват, че Витамин C намалява щетите от UV-B лъчите върху донорния и акцепторния участък на PSII при облъчване до 60 мин. Добавеният аскорбат проявява различно UV-защитно действие в граната и стромалната ламела, като ефектът е по-силно изразен при PSIIβ, отколкото при PSIIα центровете. От получените резултати авторите изказват предположение, че наблюдаваното действие на Витамин C може да се дължи на модифициране на кислород oтделящия комплекс във фотосинтетичните мембрани чрез повлияване началното разпределение на S0-Sенергетичнитенива на мангановите комплекси на тъмно.

UV-B лъчите водят до образуването на голям брой реактивни кислородни частици, които повишават оксидативния стрес в клетките като по този начин ги увреждат и нарушават нормалните им функции. Получените резултати дават ценна информация за влиянието на концентрацията на външно добавен аскорбат върху тилакоидните мембрани, които са естествен защитен орган срещу UV-B лъчи при растенията.

Оригинална статия: A.G. Dobrikova, V. Krasteva, E.L. Apostolova, Damage and protection of the photosynthetic apparatus from UV-B radiation. I. Effect of ascorbate, J. Plant Physiol. 170 (2013) pp 251-275.

Механизъм на взаимодействие на цианинови багрила с нуклеинови киселини

Съвместни изследвания на екип от български учени от Факултета по химия и фармация при СУ” Св. Кл. Охрдиски” и хърватски изследователи от Институт „Ruđer Bošković” Загреб доведоха до определяне механизма на взаимодействие на новосинтезирани несиметрични цианинови багрила, съдържащи трифенил- и трибутилфосфониеви групи с нуклеинови киселини. Изясняването на процесите при нековалентното свързване на малки молекули с различни типове нуклеотидни последователности и влиянието на заместителите върху модела на взаимодействие е от съществено значение при дизайна на флуорогенни маркиращи агенти със специфична селективност.

Проведеният скрийнинг за антипролиферативната активност на изследваните багрила с различни типове нормални и туморни клетъчни линии показа много ниска цитотоксичност при повечето структури, което е важно условие в техниките за биомаркиране. Всички новосинтезирани съединения се свързват селективно с митохондриалните нуклеинови киселини, което ги прави особеноо ценни за селективно визуализиране на клетъчни субструктури.

 Оригинална статия: I. Crnolatac, L.-M. Tumir, N. Lesev, A. Vasilev, T. Deligeorgiev, K. Mišković, L. Glavaš-Obrovac, O. Vugrek, I. Piantanida. Probing the Structural Properties of DNA/RNA Grooves with Sterically Restricted Phosphonium Dyes: Screening of Dye Cytotoxicity and UptakeChemMedChem 8 (2013) pp. 1093-1103.

Модел за определяне структурата на повърхността на водни разтвори на електролит

Екип от български учени предложи модел на повърхността на електролитен разтвор и на хидратационното взаимодействие йон-повърхност. Моделът предвижда повърхностното напрежение и повърхностния потенциал на концентрирани електролити. Отрицателните стойности и йон-специфичният ефект при повърхностния потенциал са обяснени с обратната пропорционалност и специфичната зависимост на диелектричната проницаемост от концентрацията на електролит С. Йон-специфичният ефект при повърхностното напрежение е следствие от специфичните обемни активитетни коефициенти. Предвидените теоретични зависимости са сравнени с тензиометрични и потенциометрични измервания. Без свободни параметри, моделът е в отлично съвпадение с данни за ред соли до много високи концентрации, 5-10 mol/kg. На базата на това сравнение са потвърдени стойностите на следните дискусионни структурни параметри на водната повърхност: стойността на повърхностния потенциал на чиста вода е около -90 mV; дебелината на хидрофобната пролука е 1.4 Å. Установено е просто правило за разстоянието на действие на хидратационното отблъскване йон-повърхност: за едновалентните йони, то е определено от дебелината на една хидратна обвивка а за многовалентните – на две обвивки. Моделът не работи за йони с кристалографски радиус по-голям от 2 Å – отклоненията на модела от експеримента при тях сочи към значително хидрофобно взаимодействие.

Оригинални статии: R.I. Slavchov, J.K. Novev, T.V. Peshkova, N.A. Grozev, Surface tension and surface potential of concentrated Z+:Z_ electrolyte solutions, J. Colloid Interface Sci. 403 (2013) pp 113–126.

R.I. Slavchov, J.K. Novev, J. Surface tension of concentrated electrolyte solutions, Colloid Interface Sci. 387 (2012) pp 234–243.

Нов сорбент за екстракция и определяне на ниски количества Au, Pd и Pt в природни и геологически проби

Екип от български учени синтезира цистеин-модифициран силикагел с потенциално приложение като адсорбент за преконцентрация и разделяне на благородни метали. Новият материал е приложен успешно за ефективното и селективно преконцентриране на следи от Au(III), Pd(II), Pt(II) и Pt(IV) в речни и морски води, почви и геологически проби. Резултатите от проведените изследвания показват много висока селективност на сорбента по отношение на благородните метали – 93-97% адсорбция – докато често срещани метали като Cu, Fe, Mn и Zn притежават незначителна такава (около 2%). Друго предимство на новосинтезирания силикагел са неговите висока механична и химична стабилност. Това позволява многократната му употреба, като е установено, че адсорбционната му способност и селективност не се променят дори и след 500 цикъла на сорбция и десорбция.

Направената разработка е от голяма степен на важност, тъй като прилаганите към момента методи за директно определяне на благородни метали в различни проби често притежават редица недостатъци, водещи до неубедителни резултати.

Оригинална статия: E. Mladenova, I. Dakova, I. Karadjova, M. Karadjov, Column solid phase extraction and determination of ultra-trace Au, Pd and Pt in environmental and geological samples, Microchem. J. 101 (2012) pp 59–64.

Нов метод за синтез на полупроводникови наночастици от цинков сулфид

Учени от Факултета по химия и фармация на СУ разработиха подобрена процедура за ефективен синтез на полупроводникови наночастици от цинков сулфид във водни дисперсии при стайна температура. Наночастиците са с размери около 2.2 нанометра и са стабилизирани във водна дисперсия чрез повърхностна модификация с тиогликолова киселина. Изследването цели да хвърли нова светлина върху механизма на образуването на полупроводникови наночастици във водна среда и изясняване на факторите влияещи върху процеса. Наблюдавани са процеси на фокусиране на разпределението по размери и последващо оствалдово зреене при нанокристалите, каквито са наблюдавани и при високотемпературните синтези на полупроводникови наночастици в органични разтворители, подсказващи наличие на общи моменти в механизмите на образуване на нанокристалите в различни среди. Установена е полуемпирична зависимост, чрез която средният размер на наночастиците може да бъде изчислен от ултравиолетовия абсорбционен спектър на наночастичковите дисперсии. Очаква се получените резултати да са полезни за изследователите в областта на синтеза и охарактеризирането на полупроводникови наночастици.

Оригинална статия: B. Bochev, G. Yordanov, Room temperature synthesis of thioglycolate-coated zinc sulfide (ZnS) nanoparticles in aqueous medium and their physicochemical characterization, Colloids Surf., A 441 (2014) pp 84–90.

Манганови комплекси с променящи се стабилни състояния

В скорошно проучване български изследователски екип обясни на молекулно ниво магнитните свойства на серия от спин-хибридни метал-органични комплекси, съдържащи йони на Mn(II). С помощта на квантово-химични изчисления е установено, че един от изследваните комплекси може да променя най-стабилното си спиново състояние в зависимост от начина на припокриване на молекулните орбитали.

Mn(II) със своите пет несдвоени електрона е особено подходящ за включване в комплекси с органични радикали, тъй като дава възможност за реализиране както на феромагнитен, така и на антиферомагнитен спинов обмен. В работата са изследвани три октаедрични ацетилацетонатни комплекса на  Mn(II), в които аксиалните лиганди са стабилни нитроксидни или тиазилови радикали, свързани на мета– или пара-позиция към пиридин. Оптимизация на структурите им показва, че са възможни две ориентации на органичния радикал спрямо екваториалната равнина със сравними магнитни характеристики. p-Свързващо припокриване на магнитните орбитали допринася за реализиране на антиферомагнитно взаимодействие между металния йон и пара-радикалите, а мета-аналозите им обменят спин с Mn(II) чрез s-припокриване. За постигане на феромагнетизъм е необходима s-p ортогоналност или p-антисвързващо припокриване. За промяна на основното магнитно състояние на един от комплексите е достатъчна вариация в степента на спрежение на органичния радикал с пиридиновото ядро. Такива системи с контролируема смяна на магнитното състояние могат да намерят приложение напр. като магнитни сензори.

Оригинална статия: A. Ivanova, J. Romanova, A. Tadjer, M. Baumgarten, Magnetostructural Correlation for Rational Design of Mn(II) Hybrid-Spin Complexes, J. Phys. Chem. A 117 (2013) pp. 670–678.

Нов метод за синтез на стилбени с тройно биологично действие

Екип от български учени разработи ефективен метод за синтез с високи добиви на цис-фиксирани стилбенови производни от лесно достъпни реагенти. Новият метод е приложен успешно за получаването на серия полихидроксилирани стилбени, обединяващи в структурата си отделни фармакофорни фрагменти с доказана биологична активност. Посредством ЯМР спектрални анализи е установено, че един от включените фрагменти, този на транс-канелената киселина, определя цис-ориентация на фениловите заместители по отношение на свързващата ги С-С двойна връзка и ограничава следваща изомеризация около нея.

Проведеният първоначален биологичен скрининг на синтезираните съединения показва, че те притежават тройно биологично действие като атиоксиданти, противогъбични агенти и инхибитори на ензима тирозиназа в микромоларни концентрации. Установено е, че обединяването на два фармакофорни фрагмента в един ковалентно свързан хибрид предизвиква синергичен ефект, като довежда до значително повишение на активността в сравнение с тази на отделните компоненти.

Оригинална статия: М. Miliovsky, I. Svinyarov, Y. Mitrev, Y. Evstatieva, D. Nikolova, M. Chochkova, M.G. Bogdanov, A novel one-pot synthesis and preliminary biological activity evaluation of cis-restricted polyhydroxy stilbenes incorporating protocatechuic acid and cinnamic acid fragments, Eur. J. Med. Chem. 66 (2013) pp. 185–192.

Нови тритерпеноидни сапонини от корените на Gypsophila trichotoma Wender.

Международен екип с българско участие изолира и охарактеризира серия от неописани досега в литературата сапонини от корените на характерното за региона на Черно море растение Gypsophila  trichotoma Wender. (G. trichotoma Wender. var. Trichotoma, семейство Карамфилови).

Представителите на този клас съединения намират приложение в лекарствената промишленост като основни биологично активни компоненти поради техните противовъзпалителни, спермецидни, хипохолестеролемични и антивирусни свойства. Някои от изолираните до сега сапонини от рода Gypsophila се използват в медицината като имунологични адюванти, което обуславя големия интерес към този клас съединения. В проведеното изследване авторите изолират единадесет нови тритерпеноидни сапонина, чиято структура доказват с помощта на разнообразни NMR анализи (1H, 13C NMR, COSY, TOCSY, ROESY, HSQC и НМВС) и чрез HR-ESI-MS и ESI-MSn. Оценена е и цитотоксичнaта активност на сапониновия екстракт, както и на аминоацилни сапонини, изолирани също от G. trichotoma в предишни проучвания на групата. В резултат от проведените изследвания е установено, че метанолният екстракт има потенциална цитотоксична активност спрямо човешки левкемични клетъчни линии, U937 и BV-173, а аминоацилните сапонини повишават цитотоксичността на противотуморен токсин в клетки HER14.

Оригинална статия: L. Voutquenne-Nazabadioko, R. Gevrenova, N. Borie, D. Harakat, C. Sayagh, A. Weng, M. Thakur, M. Zaharieva, M. Henry, Triterpenoid saponins from the roots of Gypsophila trichotoma Wender., Phytochemistry 90 (2013) pp. 114–127.

Приложение на многовариационната статистика при оценка на параметри на аналитични методики за целите на зелената аналитична химия

Международен екип с българско участие проведе изследване върху употребата на многовариационен статистически анализ на данни, получени от метрологични, технологични и оценяващи “зелеността” на процедурите параметри на 43 аналитични методики за определяне на алдрин (много често анализиран органичен компонент) във водни проби. Променливите (параметрите), избрани в изследването, са: метрологични (откриваем минимум, добив, относително стандартно отклонение); описващи “зелеността” на процедурата (количество използван разтворител, количество генериран отпадък) и общи методични параметри (обем на пробата, време за анализ, инжекционен обем), както и скали за оценка на «зеленост» като обща скала (NEMI) и екоскала.

Резултатите от изследването показват, че аналитичните методики се групират в три кластера. Първият кластер съдържа “незелени” методики, а другите два – методики, които не използват разтворители. Скалите за “зеленост” са добре корелирани, което доказва подобието им при оценка. Техниката на самоорганизиращите се карти не показва особени предимства за лесно и бързо разделяне на аналитичните методики с оглед на тяхната “зеленост”. Като цяло многовариационният статистически подход осигурява полезна информация за групирането на аналитичните методики с оглед на тяхната “зеленост”, както и за взаимните връзки между изследваните параметри в отделните кластери.

Оригинална статия: M. Tobiszewski, S. Tsakovski, V. Simeonov, J. Namiesnik, Application of multivariate statistics in assessment of green analytical chemistry parameters of analytical methodologies, Green Chem., 15 (2013) pp. 1615–1623.

Полицвитерионни съполимерни наночастици като преностели на лекарства

Екип от български учени от Факултета по химия и фармация към СУ „Св. Климент Охридски“ и Фармацевтичния Факултет към МУ-София синтезира  нови полимерни  наночастици като потенциални лекарствени преносители. Синтезът е осъществен посредством радикалова съполимеризация на винил ацетат (VA) и диметил(метакрилоилоксиетил)амониев пропансулфонат (DMAPS) във вода. Установено е, че промяната на съотношението между мономерите влияе върху процеса на съполимеризацията, размера и структурата на получените наночастици. Важни характеристики като формата, средният диаметър и разпределението на размера на получените съполимерни наночастици са определени посредством атомно силова микроскопия (AFM), динамично разсейване на светлината (DLS) и измервания на ζ-потенциала. Установено е, че наночастици със ζ-потенциал по-висок от +25 mV и по-малък от -25 mV имат висока степен на стабилност. За първи път са направени изображения с AFM на съполимерни наночастици, които показват уникалната самоорганизация на дипол-диполните клъстери на DMAPS. Резултатите получени от проведените изследвания определят потенциалното приложение на синтезираните съполимери като преносители на различни лекарствени средства.

Оригинална статия: B. Kostova, E. Kamenska, G. Momekov, D. Rachev, G. Georgiev, K. Balashev, Synthesis and characterization of novel drug delivery nanoparticles based on polyzwitterionic copolymers, Eur. Polym. J. 49 (2013) pp. 637–645.

Нов метод за отстраняване на сребърни наночастици от водни дисперсии

Съвместен проект на учени от Факултета по Химия и Фармация и Катедрата по Химия на Минно-геоложкия университет доведе до разработването на ефективен метод за отстраняване на сребърни наночастици от водни дисперсии. В проведеното изследване авторите показват, че получени чрез редукция на сребърна сол с натриев цитрат сребърни наночастици могат да бъдат отстранени посредством адсорбция на повърхността на активен въглен. Установено е, че повишаването на йонната сила на водните дисперсии, чрез прибавяне на електролит, води до повишаване на адсорбцията, а прибавянето на електролит над критичната концентрация, предизвикваща коагулация на наночастиците води до тяхното агрегиране върху повърхността на адсорбента и практически до пълното им отстраняване.

Резултатите от тези изследвания могат да се окажат важни за по-доброто разбиране на взаимодействията между наночастици и твърди повърхности, за получаването на метал-въглеродни композити за каталитични приложения, както и за дизайн на нови методи за ефективно отстраняване на наночастици от замърсени отпадни води от нанотехнологични производства.

Оригинална статия: G. Gicheva, G. Yordanov, Removal of citrate-coated silver nanoparticles from aqueous dispersions by using activated carbonColloids Surf., A 431 (2013) pp. 51–59.

Нов метод за синтез на функционализирани периленови багрила

Международен екип с водещо българско участие разработи удобен метод за синтез на 9,10-двойно функционализирани периленови багрила с ясно изразен донорно-акцепторен характер, от лесно достъпни изходни материали. Ключов момент в новия синтетичен подход е прилагането на селективна реакция на Хунсдикер (Hunsdiecker).

 Наскоро публикуваният от Загранярски и съавтори метод отваря нови хоризонти пред синтетичната органична химия, тъй като позволява синтеза на нови съединения с ясно изразена склонност за абсорбция в близката инфрачервена област, а прилагането му довежда до получаване на разнообразно заместени багрила и органични материали с потенциално приложение в електрониката.

Оригинална статия: Y. Zagranyarski, L. Chen, Y. Zhao, H. Wonneberger, C. Li, K. Muеllen. Facile Transformation of Perylene Tetracarboxylic Acid Dianhydride into Strong Donor–Acceptor Chromophores, Org. Lett. 14 (2012) pp. 5444–5447.