Водные композиции на основе доксорубицина и янтарной кислоты низких концентраций: самоорганизация, физикохимические и биологические свойства Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Водные композиции на основе доксорубицина и янтарной кислоты низких концентраций: самоорганизация, физико-химические и биологические свойства

И.С. Рыжкина1, Л.А Костина1, С.Ю. Сергеева1, И.С. Докучаева1, Л.И. Муртазина1,

А.М. Петров2

1- Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова ФИЦ Казанский научный центр РАН, Россия, 420088, Казань, ул. Акад. Арбузова, 8.

2- Институт проблем экологии и недропользования АНРТ, Россия, 420087, Казань, ул. Даурская, 28.

E-mail: irina. s. ryzhkina@mail. ru

Цель работы - изучение самоорганизации, физико-химических свойств (удельная электропроводность, рН, поверхностное натяжение), УФ-поглощения и флуоресценции водных растворов цитостатического антибиотика доксорубицина (ДР), а также модельных водных композиций ДР и антиоксиданта янтарной кислоты (ЯК), потенциально способных к изменению токсичности ДР; выявление с помощью экотоксикологических тестов токсичности (биоэффектов) систем ДР и композиций ДР/ЯК различного состава, а также установление взаимосвязи параметров наноассоциатов, физико-химических, спектральных свойств и биоэффектов ДР и композиций ДР/ЯК; поиск физико-химических маркеров биоэффектов систем ДР и композиций ДР/ЯК. Растворы ДР изучены в интервале расчетных концентраций 110-20 - 110-4 М, композиций ДР/ЯК при постоянных концентрациях ЯК 110-5 М (серия 1) и 110-11 М (серия 2) в соответствующем интервале концентраций цитостатика аналогично [1-4]. Сравнение немонотонных концентрационных зависимостей размера и Z-потенциала дисперсной фазы, свойств и биоэффектов систем ДР, 1 и 2 показало, что системы отличаются по способности к самоорганизации и свойствам, что в совокупности может обуславливать их существенные различия в степени вредного влияния на гидробионты. Композиции 1 и 2 оказывают практически аналогичное вредное влияние на растительные организмы (водоросли и корни пшеницы), характеризующееся незначительным усилением воздействия и сменой его знака по сравнению с ДР, а также изменением профиля (стимуляция-ингибирование) ниже и выше 110-8 М (сп). Ярко выраженное специфическое действие композиции 1 и 2 оказывают на многоклеточные животные организмы (рачки). Воздействие композиции 1 в интервале низких концентраций сопровождается значительным уменьшением токсического действия по сравнению с ДР, а воздействие серии 2 вызывает его резкое увеличение, что делает серию 2 токсичной до 10-17 М ДР. Установлено, что воздействие на гидробионты серии 2 связано с образованием и перестройкой отрицательно заряженной дисперсной фазы, сопровождающейся, начиная с 1-10-13 М и ниже, более выраженным по сравнению с ДР снижением поверхностного натяжения систем и увеличением интенсивности флуоресценции (lex 225 нм, lem 340 нм). Полученные данные показывают, что когерентное немонотонное изменение физико-химических свойств, интенсивности флуоресценции и биоэффектов связано с перестройкой наноассоциатов по мере разбавления, что может быть положено в основу прогнозирования биоэффектов разбавленных индивидуальных и многокомпонентных систем. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 20-03-00069).

[1] I. S. Ryzhkina, L. I. Murtazina, S. Yu. Sergeeva, L. A. Kostina, D. A. Sharapova, M. D. Shevelev and A. I. Konovalov, Fluorescenсe characteristics of aqueous dispersed systems of succinic acid as potential markers of their self-organization and bioeffects in low concentration range, Environmental Technology & Innovation, 101215, (2021). https://doi.org/10.1016/j.eti.2020.101215.

[2] I. S. Ryzhkina, L. I. Murtazina, L. A. Kostina, D. A. Sharapova, M. D. Shevelev, E. R. Zainulgabidinov, A. M. Petrov and A. I. Konovalov, Interrelation of physicochemical, spectral, and biological properties of self-organized multi-component aqueous systems based on N-(phosphonomethyl)glycine in the low concentration range, Russ. Chem. Bull. (In. Ed.), 2021, Vol. 70, Is. 1, P. 81-90, (2021). https://doi.org/10.1007/s11172-021-3060-3

[3] I. S. Ryzhkina, L. I. Murtazina, L. A. Kostina, I. S. Dokuchaeva, T. V. Kuznetsova,A. M. Petrov and A. I. Konovalov, Physicochemical and biological properties of aqueous herbicide compositions based on N-(phosphonomethyl)glycine and succinic acid in a range of low concentrations //Russ. Chem. Bull. (In. Ed.), Vol. 70, No. 8, P. 1499-1508, (2021). https://doi.org/10.1007/s11172-021-3245-9

[4] I.S Ryzhkina, SYu Sergeeva, LI Murtazina, LR Akhmetzyanova, TV Kuznetsova, IV Knyazev, AM Petrov, IS Dokuchaeva and AI Konovalov, Features of self-organization and biological properties of solutions of citric and succinic acids in low concentrations, Russ. Chem. Bull. (In. Ed.),Vol. 68, P.334-340, (2019). https://doi.org/10.1007/s11172-019-2389-3