Объединенный физико-химический центр растворов ИХР РАН и ИГХТУ

Основная тема центра:

Физическая химия молекулярных и ион-молекулярных систем и перспективных материалов на их основе.

Техническое оснащение центра:

Калориметры

Центр обладает следующими калориметрами:

- для проведения калориметрических исследований ОФХЦР располагает уникальным парком из 4 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;

- высокочувствительным дифференциальным  калориметром теплового потока на базе серийного калориметра MS 80 (Сетарам) для определения малых по величине  тепловых эффектов 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", позволяющим проводить измерения  в диапазоне длин волн 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 и in vivo;
- медицинским лазером "Эломед" с длиной волны 400 и 660 нм для проведения флуоресцентной  диагностики и фотодинамической терапии in vitro и in vivo;
- установкой для анализа связывания фотосенсибилизирующих агентов с белками плазмы методом гельфильтрационной хроматографии;
- установками для определения растворимости твердых веществ в жидкостях и коэффициентов межфазового распределения методом изометрического насыщения;
- установкой для определения величины тепловыделения в процессе фототермии  для фотосенсибилизаторов, поглощающих при длине волны 660 нм;
-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 и индоцианинового ряда, изучение их сольватации и агрегации, способности к генерации синглетного кислорода, взаимодействия с носителями и биообъектами, проведение комплекса 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. НМИЦ радиологии минздрава РФ

7. ИВГМУ Ивановская областная клиническая больница

Разработки

Совместно с кафедрой урологии и нефрологии ИвГМУ разработана методика количественного минералогического анализа мочевых камней методом порошковой дифрактометрии (РФА). Впервые на территории РФ проведен количественный анализ более 150 конкрементов для пациентов урологических клиник Ивановской области. Впервые клинико-лабораторные исследования 100 пациентов Ивановской области с кальций-оксалатным, уратным и фосфатным уролитиазом. 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 кафедрами органического синтеза ИГХТУ, Институтом химии Коми НЦ РАН, кафедрой биофизики Белорусского государственного университета, НМИЦ радиологии минздрава РФ и Ивановской областной больницей разработана и исследована линейка потенциальных фотосенсибилизаторов (ФС) хлоринового ряда для антимикробной и противоопухолевой фотодинамической терапии. Проведена серия доклинических исследований, направленных на установление темновой и световой токсичности разрабатываемых ФС в отношении линий опухолевых и микробных клеток, включая нозокомиальные антибиотикорезистентные штаммы. Для наиболее эффективных препаратов разработаны лекарственные формы и изучена эффективность их применения при фотоинактивации антибиотикорезистентных микроорганизмов в модели ожоговой раны у лабораторных животных, а также при проведении фотодинамической терапии у опухолевых трансплантантов. 

3. Совместно с Ивановской областной больницей разработана и внедрена на базе урологического отделения методика проведения фотодинамической терапии хронического бактериального цистита с ФС метиленовым синим.

4. 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. А.В. Кустов, Д.Б. Березин, Д.В. Белых, Т.В. Кустова Способ фотодинамической инактивации патогенных микроорганизмов. Патент РФ на изобретение № 2781892. Заявка № 2021132808, зарегистрирована 10.11.2021.

 

Проекты, гранты:

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

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

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

4. 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»

5. РНФ №25-23-00037 "Хлориновые фотосенсибилизаторы для антимикробной фотодинамической терапии - потенцирующие агенты, лекарственные формы, фотоинактивация грамоотрицательных патогенов группы ESKAPE".

6. РНФ № 25-23-00042 " Разработка технологии получения и исследование водорастворимых хлориновых фотосенсибилизаторов для селективного транспорта липопротеинами"

Ведущий научный сотрудник
Доктор химических наук
Заведующий центром
Доктор химических наук
Младший научный сотрудник
Научный сотрудник
Кандидат химических наук

Статьи

1. A.V. Kustov, O.A. Privalov, A.I. Strelnikov, O.I. Koifman, A.V. Lubimtsev, P.K. Morshnev, T.M. Moryganova, T.V. Kustova, D.B. Berezin. Transurethral  resection of non-muscle invasive bladder tumors combined with fluorescence diagnosis andphotodynamic therapy with chlorin e6-type photosensitizers. J. Clin. Med., 2022, 11, 233.

2. A.V. Kustov, Ph.K. Morshnev, N.V. Kukushkina, N.L. Smirnova, D.B. Berezin, D.R. Karimov, O.V. Shukhto, T.V. Kustova, D.V. Belykh, M.V. Mal`shakova, V.P. Zorin, T.E. Zorina. Solvation, cancer cell photoinactivation and the interaction of chlorin photocentizers with a potentizl passive carrier non-ionic surfactant Tween 80. Int.J. Mol. Sci., 2022, 23, 5294.

3. A.V. Kustov, N.L. Smirnova. Thermodynamics of TMU-TMU interaction in water,  ethylene glycol and formamide - From pair solvophobic interaction to cluster formation. J, Mol. Liq., 2022, 358, 119185. 

4. A.V. Kustov, Ph. K. Morshnev, N.V. Kukushkina, M.A. Krestyaninov, N.L. Smirnova, D.B. Berezin, G. Kokurina, D.V. Belykh. The effect of molecular structure of chlorin photosensitizers on photo-bleaching of 1,3-diphenylisobenzofurane- the possible evidence of iodine reactive species formation. Comp. Rend. Chim., 2022, 25, 97.

5. Н.П. Лапочкина, Н.В. Никифорова, Е.В. Чикина, В.А. Козлов, П.М. Джалалова, А.В. Кустов, О.И. Койфман, Д.Б. Березин. Фотодинамическая терапия цервикальной интраэпителиальной неоплазии и рака шейки матки. Лазерная медицина, 2022, 26, 9-13.

6. E.V. Ivanov, D.V. Batov. 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.

7. D.V. Batov, E.V. Ivanov, N.L. Smirnova, A.V. Kustov. Temperature- dependent enthalpy parameters of the molecular interaction for urea and tetramethylurea as solutes in formamide ethylene glycol and water. J.Mol. Liq., 2022, 121026.

8. A.V. Kustov, D.B. Berezin, V.P. Zorin, Ph.K. Morshnev, N.V. Kukushkina, M.A. Krestyaninov, T.V. Kustova, et all. Monoatomic chlorin- new promising photosensitizerfor antitumor and antimicrobialphotodynamic therapy. Pharmaceutics, 2023, 15, 61.

9. А.В. Кустов,  Н.В. Кукушкина, Е.В. Лялякина, Н.Н. Соломонов, А.К. Гагуа , О.И. Койфман, Д.Б. Березин. Монокатионный хлориновый фотосенсибилизатор для эффективной фотоинактивации грамотрицательных атибиотикорезистентных микроорганизмов. Доклады АН, 2023, 508, 59.

10. Ph.K. Morshnev, E.A. Drondel, A.V. Kustov, I.I. Khlydeev, O.B. Abramova, E.B. Yaroslavtseva-Isaeva, E.V. Lyalyakina, M.O. Koifman, D.B. Berezin. The interaction of chlorin photosensitizers for photodynamic therapy with blood transport proteins. J. Mol. liq., 2023, 390, 123116.

11. D.V. Batov, A.V. Kustov, N.L. Smirnova. The temperature effect on the thermodynamics of the interaction of L- Tryptofan with urea and glycerol in water. J. Therm. Anal. Calorim., 2023, 148, 5521.

12. T.R. Usacheva, O.N. Krutova, D.V. Batov, E.V. Saturina, E.E. Kiptikova, Y. A. Anufrikov, A.Y. Shasherina, C. Giancola. Moleqular complexation of 18-crown-6 with L-carnosine, b-alanine and histidine in water and in aqueous-ethanol solvent. J. Therm. Anal. Calorim., 2024, 13085.

13. D.V. Belykh, Y.I. Pylina, A.V. kustov, O.M. Startseva, E.S. Belykh, N.L. Smirnova, O.V. Shukhto, D.B. Berezin. Photosensitizing effects and physicochemical properties of chlorophyll a derivatives with hydrophobic oligoethylene glycolfragments at the macrocycle periphery. Photochem. Photobiol. Sci., 2024, 23, 409.

14. A.V. Kustov. A.I. Strelnikov, M.A. Moryganov, E.V. Lyalyakinz, S.R. Toms. Urine abnormalities and risk factors for calcium oxalate, calcium phosphate and uric acid stone formers:The comparative study. Вестник Ивановской медицинской академии, 2025, 30, 39.

15. А.В. Кустов, О.А. Привалов, И.Ю. Ланин, А.И. Стрельников, А.К. Гагуа. Фотодинамическая терапия хронического цистита с метиленовым синим. Вестник Ивановской медицинской академии, 2025, 30, 64.