Лаборатория биоматериалов и биогибридов

Наиболее значимые публикации
Korovkina O.M., Korzhikov-Vlakh V.A., Polyakov D.S., Solomakha O.A., Dzhuzha A.Yu., Tennikova T.B., Korzhikova-Vlakh E.G. Polysaccharide-g-Polypeptide Copolymers: Synthesis by Metal-Free Click Reaction and Evaluation as Gene Delivery Systems // Macromolecular Chemistry and Physics. 2025. Vol. 226. № 2400501. https://doi.org/10.1002/macp.202400501
Разработка новых биосовместимых и биоразлагаемых носителей для доставки генетического материала остается актуальной задачей. В данной работе представлен синтез и изучение привитых сополимеров на основе противоположно заряженных биополимеров — полисахаридов (хитозан или гепарин) и полипептидов (поли-L-глутаминовая кислота или поли-L-лизин). Синтез осуществлен с помощью бескомплексной click-химии, а именно реакции азид-алкинового 1,3-диполярного циклоприсоединения, катализируемого напряжением (SPAAC).
Структура и свойства полученных сополимеров охарактеризованы комплексом методов, включая ¹H ЯМР и ИК-спектроскопию, гель-проникающую хроматографию и количественную ВЭЖХ. Показано, что сополимеры способны к самосборке в водной среде с образованием сферических наночастиц. В зависимости от состава полимера и условий синтеза, размер частиц составлял 200–420 нм, а ζ-потенциал — от +33 до +54 мВ.

Korzhikov-Vlakh V., Teterina P., Gubina N., Dzhuzha A., Tennikova T., Korzhikova-Vlakh E. Hyaluronic Acid-Graft-Poly(L-Lysine): Synthesis and Evaluation as a Gene Delivery System // Polysaccharides. 2025; Vol. 6. № 60. https://doi.org/10.3390/polysaccharides6030060
Представлен новый метод синтеза биоразлагаемых сополимеров гиалуроновой кислоты и полилизина (HA-g-PLys) для применения в качестве невирусных векторов. Синтез осуществлен с помощью бескомплексного азидо-алкинового циклоприсоединения (SPAAC) между модифицированной DBCO гиалуроновой кислотой и азид-содержащим полилизином.
Полученные сополимеры с разной степенью прививки способны к самосборке в наночастицы, которые эффективно связывают ДНК и миРНК, образуя полиплексы. Размер полученных полиплексов составляет ~300 нм при низком PDI (0,3). Ключевое преимущество системы — значительно более эффективное высвобождение олигонуклеотидов в биологической среде по сравнению с полилизином. Биологические испытания подтвердили низкую цитотоксичность HA-g-PLys и их способность доставлять функциональную миРНК в клетки, подавляя экспрессию GFP. Таким образом, предложенный вектор является перспективной платформой для дальнейшего развития генной терапии.

Belyaeva A., Averchuk A., Rozanova N., Alexandrova O., Solomakha O., Nashchekina Y., Korzhikov-Vlakh V., Yurchenko S., Salmina A., Korzhikova-Vlakh E., Morozova S. Thermosensitive injectable fibrillar gels based on cellulose nanocrystals grafted with poly(N-isopropylacrylamide) as biocompatible brain implants // Carbohydrate Polymers. 2024. Vol. 346. №. 122596.
https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122596
Лечение глиобластомы, наиболее агрессивной формы рака головного мозга, сталкивается с двумя основными проблемами: неспособностью системно вводимых химиопрепаратов преодолевать гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) и почти неизбежным рецидивированием опухоли (в 90% случаев) после хирургического вмешательства. В качестве решения мы предлагаем инъекционный гидрогель на основе нанокристаллов целлюлозы, привитых поли(N-изопропилакриламидом) (CNC-g-PNIPAM), для локального заполнения послеоперационной полости и контролируемой доставки противоопухолевых препаратов.
Сополимер CNC-g-PNIPAM был синтезирован методом «прививки к», что позволило точно контролировать молекулярную массу и плотность полимерных цепей. Полученная коллоидная система демонстрирует выраженные термочувствительные свойства: она является текучей жидкостью при комнатной температуре, что облегчает инъекционное введение, и обратимо формирует стабильный гель при температуре тела (37°C) в послеоперационной полости.
Впервые показано, что стержневая форма нанокристаллов целлюлозы придает гидрогелю фибриллярную архитектуру. Это обеспечивает механические свойства, аналогичные нативной ткани головного мозга, включая нелинейную вязкоупругость (упрочнение при растяжении и размягчение при сжатии). Продемонстрирована высокая биосовместимость гидрогеля с первичными клетками головного мозга, что является критически важным для его применения in vivo. Гидрогель обеспечивает контролируемое высвобождение противоопухолевого агента паклитаксела, сохраняя его цитотоксическую активность против раковых клеток.
Таким образом, представленная инъекционная наноколлоидная система предлагает инновационный стратегический подход к послеоперационному лечению глиобластомы. Она не только предназначена для программируемого локального высвобождения лекарств, но и, благодаря своей уникальной фибриллярной структуре, представляет ценную модель для изучения взаимодействия «опухоль-ГЭБ» и транспорта лекарственных средств in vitro.

Korzhikov-Vlakh V., Mikhailova A., Sinitsyna E., Korzhikova-Vlakh E., Tennikova T. Gradient Functionalization of Poly(lactic acid)-Based Materials with Polylysine for Spatially Controlled Cell Adhesion // Polymers (Basel). 2024. Vol. 16, № 20. P. 2888.
https://doi.org/10.3390/polym16202888
Разработка биоматериалов с градиентной модификацией поверхности — ключевая задача тканевой инженерии, поскольку она позволяет контролировать адгезию и миграцию клеток. В данной работе представлен метод ковалентного модифицирования полилактида (PLA) катионным полипептидом (полилизином, PLys) с использованием светоуправляемой тиол-еновой click-реакции. Пленки PLA были функционализированы 2-аминоэтилметакрилатом (AEMA), который вводил в поверхность двойные связи. Для этого активированные карбоксильные группы на поверхности полимера амидировали аминогруппой AEMA. Успешность модификации подтверждена методами ¹H ЯМР, КР-спектроскопии и РФЭС. На следующем этапе для прививки тиол-содержащего PLys к модифицированной поверхности была оптимизирована фотоиндуцированная тиол-еновая реакция с использованием светочувствительного инициатора и цистеина.

Vinogradova T.I., Serdobintsev M.S., Korzhikova-Vlakh E.G., Korzhikov-Vlakh V.A., Kaftyrev A.S., Blum N.M., Semenova N.Y., Esmedlyaeva D.S., Dyakova M.E., Nashchekina Y.A., Dogonadze M.Z., Zabolotnykh N.V., Yablonsky P.K. Comparison of Autografts and Biodegradable 3D-Printed Composite Scaffolds with Osteoconductive Properties for Tissue Regeneration in Bone Tuberculosis // Biomedicines. 2023. Vol. 11. №.2229.
https://doi.org/10.3390/biomedicines11082229
Туберкулез, оставаясь одной из наиболее значимых медико-социальных проблем в мире, характеризуется внелегочными формами с поражением костно-суставной системы. Современные протоколы лечения костного туберкулеза предполагают проведение некрэктомии в комбинации с противотуберкулезной химиотерапией, с последующей реконструкцией образовавшихся дефектов. В представленной работе проведено сравнительное исследование регенерации костной ткани с использованием аутотрансплантата и биоразлагаемого композитного каркаса на экспериментальной модели туберкулеза у кроликов.
Методом 3D-печати были получены пористые каркасы из композита поли(ε-капролактон)/нанокристаллическая целлюлоза, модифицированная полиглутаминовой кислотой. Для повышения остеогенного потенциала на поверхность каркасов были привиты аутологичные мезенхимальные стромальные клетки (МСК) кролика.
Создание модели туберкулезного поражения было верифицировано комплексно: по данным внутрикожной туберкулиновой пробы, ПЦР-РВ, показателям биохимических маркеров и результатам гистоморфологического исследования. После некрэктомии и курса противотуберкулезной терапии животные были рандомизированы в три группы: контрольную (без пластики дефекта) и две опытные, где дефект замещали либо аутотрансплантатом, либо разработанным композитным каркасом.
В ходе эксперимента проводили прижизненный мониторинг и оценку биохимических маркеров в различные временные точки. Для сравнительного анализа процессов остеогенеза, воспалительной реакции и клеточной динамики применяли методы микрокомпьютерной томографии и гистоморфологического анализа.

Guryanov I., Korzhikov-Vlakh V., Bhattacharya M., Biondi B., Masiero G., Formaggio F., Tennikova T., Urtti A. Conformationally Constrained Peptides with High Affinity to the Vascular Endothelial Growth Factor // Journal of Medicinal Chemistry. 2021. Vol. 64. P. 10900–10907.
https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.1c00219
Создание высокоаффинных ингибиторов фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) остается приоритетной задачей для терапии заболеваний, связанных с патологическим ангиогенезом. В качестве исходной структуры был выбран пептид v114, известный своей способностью к связыванию с VEGF. Для повышения его аффинности нами был применен подход конформационного ограничения путем включения тетразамещенной аминокислоты Aib в различные участки молекулы: N-концевой участок, пептидную петлю и C-концевую спираль. Как показали исследования методом ЯМР-спектроскопии, введение Aib привело к стабилизации спиральной конформации в прилегающих областях. Наибольшее увеличение сродства к VEGF наблюдалось при стабилизации N-концевой спирали или C-концевого спирального участка. Полученные пептиды не только эффективно ингибировали VEGF-зависимую пролиферацию клеток, но и обладали значительно более высокой стабильностью в модели стекловидного тела по сравнению с исходным пептидом. Результаты работы демонстрируют, что пептиды, содержащие Aib, являются перспективными кандидатами для дальнейшей разработки терапевтических ингибиторов VEGF с улучшенными фармакологическими свойствами.

Патенты

• Гурьянов И.А., Коржиков-Влах В.А., Тенникова Т.Б. Антиангиогенные конъюгаты пептида и окисленной гиалуроновой кислоты (варианты). Патент № RU2835944C1. Дата приоритета 21.09.2023
• Гурьянов И.А., Коржиков-Влах В.А., Коржикова-Влах Е.Г., Тенникова Т.Б. Конъюгаты пептида и полиаминокислоты, связывающие фактор роста эндотелия сосудов. Патент № RU2781974. Дата приоритета 30.11.2020
• Зашихина Н.Н., Коржикова-Влах Е.Г., Гурьянов И.А., Тенникова Т.Б. Конъюгат дексаметазона с синтетическим полипептидом. Патент № RU2792146. Дата приоритета 8.12.2020
• Гурьянов И.А., Коржиков-Влах В.А., Коржикова-Влах Е.Г., Тенникова Т.Б. Пептиды, связывающие фактор роста эндотелия сосудов. Патент № RU2739246. Дата приоритета 26.12.2019