Объединенный физико-химический центр растворов ИХР РАН и ИГХТУ

Основная тема центра:

Молекулярные и ион-молекулярные жидкофазные системы в широком диапазоне параметров состояния, включая сверхкритические. Термодинамика и структура.

Техническое оснащение центра:

Калориметры

Центр обладает следующими калориметрами:

- для проведения калориметрических исследования ОФХЦР располагает уникальным парком из 5 герметичных ампульных калориметров переменной температуры с изотермической оболочкой для измерения тепловых эффектов растворения, смешения или разведения. Сопротивление датчика температуры термистора или эталонного платинового термометра сопротивления измеряется Эталонными измерителями температуры (БМЦ, Минск). Точность поддержания температуры в термостатах при использовании созданной в лаборатории схемы двойного термостатирования составляет ±0.001 K в интервале температур 278-338 K.   Чувствительность схемы измерения калориметрических установок составляет приблизительно  0.00001 K;

-завершены работы по созданию высокочувствительного дифференциального калориметра теплового потока на базе калориметра MS 80 (Сетарам) для определения тепловых эффектов малых по величине и медленно протекающих  процессов в растворах в интервале температур 298-358 K чувствительностью не хуже 0.0001 Дж и стабильностью базовой линии не менее 10 часов.

Другое оборудование

Центр также обладает следующим оборудованием:
- спектрофотометром "Drawell D 8", позволяющем проводить измерения от 190 до 1100 нм;
- светодиодной установкой для определения величин квантового выхода синглетного кислорода у хлориновых, порфириновых или фталоцианиновых фотосенсибилизаторов в жидких средах химическим методом;
-установкой для моделирования антимикробной фотодинамической терапии in vitro;
- медицинскими лазерами "Эломед" с длиной волны 400 и 600 нм для проведения флуоресцентной  диагностики и фотодинамической терапии;
- установками для определения растворимости твердых веществ в жидкостях и коэффициентов межфазового распределения методом изометрического насыщения со спектрофотометрическим контролем;
-проточной установкой для определения степени деструкции мочевых камней в литолитических растворах различного состава;
-ультразвуковым гомогенизатором " Bandelin"
- аналитическими весами "Ohaus" чувствительностью 10 мкг;
- установкой для определения воды по методу Фишера.
Фото оборудования лаборатории представлено в Галерее.
 
Исследования и разработки центра

Сотрудники ОФХЦР активно участвуют в реализации основных задач и функций Российской Академии наук, имеют важные научные труды фундаментального, поискового и прикладного характера в области физической химии растворов, химии гетероциклических соединений и медицинской химии. Они содействуют осуществлению научной деятельности в научных и образовательных организациях, ими осуществляются совместные исследования с организациями, подведомственными Министерству образования и науки РФ и Министерству здравоохранения РФ, они участвуют во внедрении инновационных методов диагностики и лечения социально-значимых заболеваний на территории Ивановской области.

Основные направления исследований:

-фундаментальные исследования термодинамики сольватационных процессов в водных и неводных растворах биологически активных веществ. Изучение природы сольвофобных эффектов и их проявления в экспериментально исследуемых свойствах жидких систем;

- разработка и исследование новых фотосенсибилизаторов для антимикробной и противоопухолевой фотодинамической терапии на основе макрогетероциклов порфиринового и хлоринового ряда, изучение их сольватации и агрегации, взаимодействия с носителями и биообъектами, проведение доклинических испытаний на линиях клеток и лабораторных животных;

- разработка и исследование наноразмерных носителей, включая полимеры, мицеллы, микроэмульсии для средств медицинского и технического назначения.

Научное сотрудничество ОФХЦР

1. ИГХТУ (кафедры органической химии, общей химической технологии, тонкого органического синтеза)

2. Университет Федерико II (Неаполь, Италия)

3. Институт химии, Коми НЦ РАН

4. БМЦ, Минск

5. БГУ, Физический факультет

6. КФУ (Казань), физический и химический факультеты

7. ИВГМА,  кафедры урологии и госпитальной хирургии; онкологии, акушерства и гинекологии

8. Институт биологии Коми НЦ РАН

Разработки

Совместно с кафедрой факультетской хирургии и урологии ИВГМА разработана методика количественного минералогического анализа мочевых камней методом рентгенофазового анализа (РФА). Впервые на территории РФ проведен количественный анализ 150 конкрементов для пациентов урологических клиник Ивановской области. Впервые проведены клинико-лабораторные исследования 100 пациентов с кальций-оксалатным, уратным и фосфатным уролитиазом Ивановской области. На основе данных РФА и клинических исследований разработаны и апробированы новые пошаговые алгоритмы диагностики пациентов с уролитиазом, а также практические рекомендации, которые предложены к внедрению в стандарт лечения МКБ.

2. Совместно с кафедрой органической химии ИГХТУ, Институтом химии Коми НЦ РАН, кафедрой биофизики Белорусского государственного университета разработан ряд потенциальных фотосенсибилизаторов (ФС) порфиринового и хлоринового ряда для антимикробной и противоопухолевой фотодинамической терапии. Проведена серия доклинических исследований, направленных на установление острой и подострой токсичности разрабатываемых ФС в отношении линий клеток и лабораторных животных, изучена темновая и световая токсичность ФС в отношении линий опухолевых клеток и различных патогенов, включая нозокомиальные антибиотикорезистентные штаммы. Разработаны лекарственные формы для клинического использования ФС и изучена эффективность их применения при инактивации антибиотикорезистентных микроорганизмов в модели ожоговой раны у лабораторных животных.

3. Совместно с кафедрой экспертизы пожаров ИПСА разработаны и апробированы многокомпонентные микроэмульсии- вода- галогеноуглеводород- ПАВ, которые могут быть использованы в составе комбинированных противопожарных средств.

Изобретательская и патентно-лицензионная работа:

1. А.В. Кустов, Б.Д. Березин, А.И. Стрельников, А.А. Шевырин, В.Н. Тростин. Способ удаления резидуальных конкрементов у больных, перенесших хирургическое вмешательство. Патент РФ №2432970. Заявка 2008140219, зарегистрирована 20.12.2009.

2. А.В. Кустов, Б.Д. Березин, В.Н. Тростин Способ удаления оксалатных мочевых  камней у больных уролитиазом. Патент РФ № 2432970. Заявка 2009138644, зарегистрирована 10.11.2011.

3. А.В. Кустов, А.И. Стрельников, В.Н. Тростин Способ литолиза конкрементов мочевой кислоты, ее солей и смешанных уратно-оксалатных камней мочевыделительной системы человека. Патент РФ № 2559567. Заявка 2013108565/15, зарегистрирована 14.07.2015.

4. Д.Б. Березин, А.В. Кустов, Д.Р. Каримов, В.В. Макаров, Е.А. Венедиктов, А.И. Стрельников 10-(5-Йодванилил)-5, 15- бис-(пентафторфенил)коррол, проявляющий свойства потенциального сенсибилизатора для фотодинамической терапии антибактериальных инфекций и онкологических заболеваний. Патент РФ № 2432970. Заявка 2015153598, зарегистрирована 12.10.2017.

5. Д.Б. Березин, Д.В. Белых, Е.И. Пушкарева, Т.В. Кудаярова Производные хлорофилла, модифицированные фрагментами миристиновой кислоты. Заявка: 2018107635, 01.03.2018, решение о выдаче патента 11.10.2018.

6. Д. Б. Березин,  Д. В. Белых,  И.С.  Худяева, Т.В. Кудаярова Водорастворимое производное хлорофилла а, модифицированное фрагментом миристиновой кислоты. Патент РФ 2432970 заявка № 2017141961, от 1.12.2017; Опубликован 22.02.2019, Бюл. № 6.

Проекты, гранты:

1. 02-03-32520-а Гидрофобные эффекты в водных растворах тетраалкиламмониевых солей

2. 05-03-96401 р-центр-а Гидрофобные эффекты в биологически активных системах

3. 06-03-96320-р-центр-а Биологически активные вещества в водных растворах стабилизаторов и денатуратов белков: термодинамические свойства, структура и межмолекулярные взаимодействия

4. 06-03-32169-а Сольвофобные эффекты в многокомпонентных неводных системах

5. 08-03-12053- офи Эффекты сольватации и комплексообразования в процессе формирования и разрушения органо-неорганических нанокомпозитов биологического происхождения – к основам создания эффективной консервативной терапии мочекаменной болезни.

6. 10-03-00020-а Порфирины группы крови в системах, моделирующих свойства клеточных мембран - термодинамические свойства, межмолекулярные взаимодействия, предпочтительная сольватация

7. 13-03-00557-а Хлорофилл - выделение, структурная модификация, текстильные красители нового поколения.

8. РФФИ, 18-03-00016-а «Сольвофобные и сольвофильные эффекты в водных и неводных растворах мочевины и тетраметилмочевины»

9. РФФИ, 20-53-00038-Бел-а «Новые функционализированные сенсибилизаторы для фотодинамической терапии на основе гидрофобных хлоринов и корролов: синтез, фотофизические и биофизические свойства»

10. РФФИ, 20-03-00153-а «Сольватация, агрегация и молекулярное комплексообразование сенсибилизаторов для антимикробной и противоопухолевой фотодинамической терапии со средствами их пассивной доставки»

11. РФФИ, 20-415-370002, р-а- Ивановская область «Фотодинамическая терапия опухолевых, микробных и вирусных заболеваний органов репродуктивной системы: экспериментальные, лабораторные и клинические исследования»

12. РНФ, 21-13-00398 «Новые решения для антимикробной и противоопухолевой фотодинамической терапии - катионные, цвиттер- ионные и незаряженные фотосенсибилизаторы и средства их доставки: синтез, свойства, биотестирование»

Ведущий научный сотрудник
Доктор химических наук
Заведующий лабораторией, Главный научный сотрудник
Доктор химических наук
Младший научный сотрудник
Научный сотрудник
Кандидат химических наук

Монографии

1. Кустов А.В., Березин Д.Б., Стрельников А.И., Лапочкина Н.П. Противоопухолевая и антимикробная фотодинамическая терапия: механизмы, мишени, клинико-лабораторные исследования. Руководство. Под ред. А.К. Гагуа. Москва: Ларго, 2020, 108 с.

2. Кустов А.В., Стрельников А.И., Морыганов М.А.. Минералогический и химический состав камней, факторы риска, диагностика и метафилактика кальций-оксалатного уролитиаза. Монография. Москва: Ларго, 2021, 160 с.

3. Kustov A.V., Ivanov E.V. Solvophobic and solvophilic effects in aqueous and non-aqueous solutions of urea and tetramethylurea. In Adv. Therm. Res. JA Cobb (ed). Nova, 2021, Chap 2, pp. 75-130.

Статьи

1. Batov D.V., Antonova O.A., Smirnova N.L. Thermodynamics of the L-tryptophan interaction with glycerol or urea in water at ambient conditions. // J. Mol. Liq.- 2021.- V. 341.- Art. 117352.

2. Ivanov E.V.,  Batov D.V.,  Lebedeva E.Yu., Baranov V.V. Some interaction-related thermodynamic properties of aqueous tetramethylenediethylenetetramine (drug teotropine) solutions: Effect of the solvent H/D isotope substitution and temperature. // J. Mol. Liq. - 2021.- V. 326.- Art. 115274.

3. Kustov A.V., Strelnikov A.I., Lyalyakina E.V., Moriganov M.A., Kustova T.V. Renal stones: classification, structure, methods of analysis. / A.V. Kustov, // From chemistry towards technology. Step- By- Step. -2021.-Т. 2.- № 1.- C.8-24.

4. Kustov A.V., Krestyaninov M.A., Kruchin S.O., Shukhto O.V., Kustova T.V., Belykh D.V., Khudaeva I.S., Koifman M.O., Razgovorov P.V., Berezin D.B. Interaction of cationic photosensitizers with non-ionic surfactant Tween 80. // Mend. Commun. -2021.- V. 31.- № 1.- 65-67.

5. Kustov A.V., Antonova O.A. Thermochemistry of solution of methylpheophorbide a, dioxidine and their conjugate in chloroform from 298.15 K to 318.15 K. // J. Chem. Thermodyn. - 2022.- V. 164.- Art. 106627.

6. Krestyaninov M.A., Kustov A.V. Heat capacity effects associated with urea and tetramethylurea hydration: insight from computer simulation. // Mend. Commun.- 2020. - V. 30. - № 4. - P. 522-524.

7. Ivanov E.V., Kustov A.V., Batov D.V., Smirnova N.L., Pechnikova N.L. Thermodynamics of tetramethylurea solutions in ethylene glycol: The evidence of pairwise solvophobic interaction. // J. Mol. Liquids. - 2020.- V. 317.- P. 113994.

8. Berezin D.B., Makarov V.V., Znoyko S.A., Mayzlish V.E., Kustov A.V. Aggregation water soluble octaanionic phthalocyanines behavior and their photoinactivation antimicrobial effect in vitro. // Mend. Commun. - 2020. - V. 30. - №5. - P. 621-623.

9. Caterino M., D'Aria F., Kustov A.V., Belykh D.V., Khudyaeva I.S., Starseva O.M., Berezin D.B., Pylina Ya.I., Usacheva T.V., Amato J., Giancola C. Selective binding of a bioactive porphyrin-based photosensitizer to the G-quadruplex from the KRAS oncogene promoter. // Intern. J. Biol. Macromol.- 2020.- V. 145.- P. 244-251.

10. Kustov A.V., Kustova T.V., Belykh D.V., Khudyaeva I.S., Berezin D.B. Synthesis and investigation of novel chlorin sensitizers containing the myristic acid residue for antimicrobial photodynamic therapy. // Dyes & Pigments.-  2020.- V. 173.- P.  A107948.

11. Ivanov E.V., Lebedeva E.Yu., Batov D.V., Baranov V.V., Kravchenko A.N. Equimolecular cocrystal of cis- and trans-coordinated N,N′-dimethylglycolurils: Some standard thermodynamic properties in the aqueous solution between 278.15 K and 318.15 K. // J. Mol. Liq.- 2020. -  V.197 .- P. 111891.

12. Ivanov E.V., Kustov A.V., Lebedeva E.Y.    Volume-related solvation and pair interaction parameters for dilute solutions of urea and tetramethylurea in ethylene glycol between 288.15 K and 328.15 K: A comparative analysis. // J. Chem. Thermodyn.- 2019. - V. 135. -  P. 336-344.

13. Batov D.V., Antonova O.A. Effect of structural isomerism of propanol or butanol molecules on their enthalpy of dissolution and solvation in water – methanol mixtures. // J. Mol. Liq.- 2019. -  V.287. - Art.110962.

14.Ivanov E.V., Batov D.V. Unusual behavior of temperature-dependent solvent H/D isotope effects in the enthalpy and heat capacity of hexamethylenetetramine (urotropine) hydration. // J. Mol. Liq. - 2019. - V. 285. - P. 508 – 514.

15. Ivanov E.V., Batov D.V. Enthalpy-related parameters of interaction of simplest a-amino acids with the pharmaceutical mebicar (N-tetramethylglycoluril) in water at 298.15 K. // J. Chem. Thermodyn. - 2019. - V. 128. - P. 159 – 163.

16. Kustov A.V., Antonova O.A., Smirnova N.L. Enthalpies and heat capacities of solution of urea and tetramethylurea in water, ethylene glycol and formamide. // J. Chem. Thermodynamics. - 2019. - № 130. - Р. 114–118.

17. Kustov A.V., Kudayarova T.V., Antonova O.A., Smirnova N.L. Enthalpies and heat capacities of solution of 3,5-diamino-1,2,4-triazole and 3,5-diamino-1-phenyl-1,2,4-triazole in water. // J. of Therm. Anal. & Cal.- 2019. - V.138. - P. 3997-4001.

18. Kustov A.V., Kudayarova T.V., Antonova O.A., Smirnova N.L., Kladiev A.A., Kladiev A.A. Solvation and ion–ion interactions in aqueous and non-aqueous solutions of cationic cytostatic agent prospidium chloride. // Mendeleev Communications. - 2019. - V. 29. - N. 4.- P. 441-443.

19. Батов Д.В., Кустов А.В., Кручин С.О., Макаров В.В., Березин Д.Б. Агрегация катионных производных хлорина е6 в водных растворах поливинилпирролидона. // Ж. структ. химии. - 2019. - Т. 60. - №3. - С. 461-466.

20. Berezin D.B., Kustov A.V., Krest'yaninov M.A., Shukhto O.V., Batov D.V., Kukushkina N.V. The behavior of monocationic chlorin in water and aqueous solutions of non-ionic surfactant Tween 80 and potassium iodide.  // J. Mol. Liq. – 2019. - № 263. - Р. 49-52.