RU2115657C1

RU2115657C1 - Aqua chelate, method of preparing aqua chelate, method of modulating cell culture characteristics, tissue cultures, single-cell or multi-cell organism cultures, and transport system for transferring metal and organic ligands on cell membrane

Info

Publication number: RU2115657C1
Application number: RU96102066A
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Шишков
Original assignee: Юрий Иванович Шишков
Priority date: 1996-02-01
Filing date: 1996-02-01
Publication date: 1998-07-20

Abstract

FIELD: CELL BIOLOGY. SUBSTANCE: invention allows controlling metabolism processes proceeding in tissue and organism cultures. Aqua chelate is a complex compound of biogenic metal with organic ligands plus at least one coordination water molecule. EFFECT: transferring metal and organic ligands on cell membrane is provided. 38 cl, 4 tbl

Description

Изобретение относится к использованию аквахелатов в качестве транспортных систем для эффективного переноса металлов и разнообразных органических лигандов через клеточные мембраны. Аквахелаты в данном изобретении являются сложными соединениями биогенного металла с одним или несколькими биологически активными лигандами и одной или несколькими координационными молекулами воды. После переноса через клеточную мембрану или стенку клетки в случае микроорганизмов аквахелаты в настоящем изобретении диссоциируются и выполняют определенную задачу внутри клеток, тканей, одноклеточных или многоклеточных организмов. The invention relates to the use of aquahealates as transport systems for the efficient transfer of metals and various organic ligands through cell membranes. Aquahelates in this invention are complex compounds of biogenic metal with one or more biologically active ligands and one or more coordination molecules of water. After transferring through the cell membrane or cell wall in the case of microorganisms, the aquahelates in the present invention dissociate and perform a specific task within cells, tissues, unicellular or multicellular organisms.

Известно применение хелатов при ферментации. Например, в советском патенте N 1838415 раскрывается метод получения биогаза с использованием ацетата никеля в сочетании с этилендиамином или ацетата никеля в сочетании с глицином. Хелаты применяются отдельно. The use of chelates in fermentation is known. For example, Soviet Patent No. 1838415 discloses a method for producing biogas using nickel acetate in combination with ethylene diamine or nickel acetate in combination with glycine. Chelates are used separately.

В авторском свидетельстве СССР N 1116058 раскрывается использование оксигенированного сложного соединения, содержащего один лиганд. Хелат используется как питательное вещество в процессе ферментации, а не как метаболический регулятор. Авторское свидетельство содержит предположение, что хелат оксигенированного кобальта может содержать лабильные молекулы воды. Однако это неверно, т. к. хелаты оксигенированного кобальта не могут образовывать координационные связи с молекулами воды. The USSR copyright certificate N 1116058 discloses the use of an oxygenated complex compound containing one ligand. Chelate is used as a nutrient in the fermentation process, and not as a metabolic regulator. Author's evidence suggests that oxygenated cobalt chelate may contain labile water molecules. However, this is not true, since oxygenated cobalt chelates cannot form coordination bonds with water molecules.

В патенте США N 3865691, выданном Риджуэю, раскрывается использование одноклеточного белка, получаемого из этанола. Цитрат железа используется как питательный микроэлемент. Как показано в патенте, добавляется цитрат железа, т. к. он является очень эффективным питательным веществом для выращивания клеток дрожжей. US Pat. No. 3,865,691 to Ridgeway discloses the use of a unicellular protein derived from ethanol. Iron citrate is used as a micronutrient. As shown in the patent, iron citrate is added, since it is a very effective nutrient for growing yeast cells.

В российском патенте (N 583737) и патенте США N 3960536 предусматривается использование сложного соединения со смешанными лигандами. Концентрация металла в растворе составляет 5-10 г на литр. Такое сложное соединение используется для регуляции хлороза в растениях. Соединение не используется для регулирования метаболизма клеток по желаемым путям метаболизма и не пригодно для этой цели. In the Russian patent (N 583737) and US patent N 3960536 provides for the use of complex compounds with mixed ligands. The concentration of metal in the solution is 5-10 g per liter. Such a complex compound is used to regulate chlorosis in plants. The compound is not used to regulate cell metabolism along the desired metabolic pathways and is not suitable for this purpose.

Как видно из вышеприведенного краткого описания других ссылочных материалов, в них не содержится утверждения или предположения о том, что аквахелаты в настоящем изобретении используются как транспортные системы для эффективного переноса биогенного металла и разнообразных органических лигандов на клеточные мембраны и что компоненты таких аквахелатов могут быть предназначены для совместного выполнения определенной задачи внутри клеток, тканей, одноклеточных или многоклеточных организмов. As can be seen from the above brief description of other reference materials, they do not contain statements or suggestions that the aqua chelates in the present invention are used as transport systems for the efficient transfer of biogenic metal and various organic ligands to cell membranes and that the components of such aqua chelates can be designed to joint fulfillment of a specific task within cells, tissues, unicellular or multicellular organisms.

Одним из преимуществ данного изобретения является использование аквахелатной транспортной системы для переноса металлов и органических лигандов через клеточные мембраны с поразительной эффективностью. One of the advantages of this invention is the use of an aquaheal transport system for the transfer of metals and organic ligands through cell membranes with amazing efficiency.

Другим преимуществом данного изобретения является использование аквахелатов внутри клеточных мембран, которые улучшают, усиливают или тормозят определенные метаболические процессы или оказывают влияние на физические свойства клеток, тканей и одноклеточных и многоклеточных организмов. Another advantage of this invention is the use of aquahelates within cell membranes that improve, enhance or inhibit certain metabolic processes or affect the physical properties of cells, tissues and unicellular and multicellular organisms.

Еще одним преимуществом данного изобретения является то, что аквахелат используется для переноса полимеров нуклеиновой кислоты на клеточные мембраны. Another advantage of this invention is that aquahealate is used to transfer nucleic acid polymers to cell membranes.

Согласно примеру осуществления данного изобретения используется аквахелат, который включает биогенный металл и как минимум один органический лиганд. Во всех случаях лиганд содержит одну или несколько координационных молекул воды для эффективного переноса на клеточные мембраны. Металл выбирается из группы, состоящей из металлов "f" "d" и "p", более предпочтительно Cs, Mg, Ca, In, Se, Te, Fe(II), Fe(III), Co(II), Co(III), Mn(II), Cu, Ni и Zn. Лиганд выбирается из аминокислот, олигопептидов, белков, углеводов, пуринов, пиримидинов, нуклеозидов, нуклеотидов, олигонуклеотидов, нуклеиновых кислот, липидов, карбоновых кислот, оксикислот, антибиотиков, гормонов, коферментов, витаминов и кофакторов. According to an embodiment of the present invention, an aqua chelate is used that includes a biogenic metal and at least one organic ligand. In all cases, the ligand contains one or more coordination molecules of water for efficient transfer to cell membranes. The metal is selected from the group consisting of metals "f", "d" and "p", more preferably Cs, Mg, Ca, In, Se, Te, Fe (II), Fe (III), Co (II), Co ( III), Mn (II), Cu, Ni and Zn. The ligand is selected from amino acids, oligopeptides, proteins, carbohydrates, purines, pyrimidines, nucleosides, nucleotides, oligonucleotides, nucleic acids, lipids, carboxylic acids, hydroxy acids, antibiotics, hormones, coenzymes, vitamins and cofactors.

В некоторых примерах осуществления изобретения аквахелаты используются в виде водных растворов с концентрацией 10^-2 - 10^-6 г/л по отношению к металлу, которому обычно отдается предпочтение. В некоторых случаях используются растворы, в которых хранятся или выращиваются клетки. В других случаях растворы выбираются из мазей, кремов, шампуней, средств ухода за волосами, глазных капель, ушных капель, эликсиров, жидкостей для полоскания рта, зубных паст, губной помады, дезодорантов, пищевых продуктов, носовых растворов, суппозиторий, кожных мазей и инъекционных растворов. В других примерах осуществления изобретения возможно использование аквахелатов в виде порошка с лабильными (координационными) молекулами воды или без лабильных (координационных) молекул воды.In some embodiments of the invention, aqua chelates are used in the form of aqueous solutions with a concentration of 10 ^-2 to 10 ^-6 g / l with respect to the metal, which is usually preferred. In some cases, solutions are used in which cells are stored or grown. In other cases, solutions are selected from ointments, creams, shampoos, hair care products, eye drops, ear drops, elixirs, mouthwashes, toothpastes, lipsticks, deodorants, foods, nasal solutions, suppositories, skin ointments and injections solutions. In other embodiments, the use of aquahealates in the form of a powder with labile (coordination) water molecules or without labile (coordination) water molecules is possible.

Согласно другому примеру осуществления данного изобретения аквахелат, включающий биогенный металл, как минимум одну лабильную молекулу воды и как минимум один полимер нуклеиновой кислоты, такой как ДНК или РНК, используется для переноса полимера нуклеиновой кислоты на клеточную мембрану. According to another embodiment of the invention, an aqua chelate comprising a biogenic metal, at least one labile water molecule, and at least one nucleic acid polymer, such as DNA or RNA, is used to transfer the nucleic acid polymer to the cell membrane.

Согласно еще одному примеру осуществления данного изобретения используется метод приготовления аквахелата смешанного лиганда, который способен выполнять перенос через клеточную мембрану. Во-первых, используется раствор, который содержит катион биогенного металла, который координационно связан с молекулами воды. Катион биогенного металла взаимодействует с первым органическим лигандом, который замещает координированную молекулу воды. После этого аквахелат с одним лигандом взаимодействует со вторым органическим лигандом, который замещает следующую координированную молекулу воды. According to another exemplary embodiment of the present invention, a mixed ligand aquahelat preparation method is used which is capable of transferring across a cell membrane. First, a solution is used that contains a biogenic metal cation, which is coordinated to water molecules. The biogenic metal cation interacts with the first organic ligand, which replaces the coordinated water molecule. After this, a single ligand aquahelate interacts with a second organic ligand, which replaces the next coordinated water molecule.

Аквахелат создается таким образом, чтобы как минимум одна молекула воды находилась в нем. Aquahelat is created so that at least one water molecule is in it.

Эти и другие преимущества и примеры осуществления изобретения станут сразу очевидными после рассмотрения подробного описания сущности изобретения, примеров и пунктов заявки, приведенных ниже. These and other advantages and examples of the invention will immediately become apparent after considering a detailed description of the invention, examples and claims below.

Данное изобретение относится к использованию аквахелатов в качестве транспортных систем для эффективного переноса биогенных металлов и разнообразных органических лигандов через клеточные мембраны. После переноса через клеточную мембрану, аквахелаты в настоящем изобретении диссоциируются и выполняют определенную задачу внутри клеток, тканей, одноклеточных или многоклеточных организмов. This invention relates to the use of aquahelates as transport systems for the efficient transfer of biogenic metals and various organic ligands across cell membranes. After transferring through the cell membrane, the aqua chelates in the present invention dissociate and perform a specific task within cells, tissues, unicellular or multicellular organisms.

Соответственно аквахелаты в настоящем изобретении потенциально могут использоваться во многих областях, включая: (1) усовершенствованное производство этанола, метанола, бутана, ацетона, бутанола, органических кислот, лекарств, витаминов, ферментов, белков, удобрении, питательных веществ растений, пива и других алкогольных напитков, таких как водка и виски, выпечки, дрожжей, молочных ферментов, молочных и других пищевых продуктов; (2) ускоренная ассимиляция витаминов и других питательных веществ, содержащихся в натуральных продуктах, и добавок к пищевым продуктам; (3) обработка сельскохозяйственных отходов, сточных вод и промышленных отходов с сопутствующим производством газа и высококачественных удобрений; (4) производство косметических средств и лосьонов, полезных для кожи; (5) здравоохранение для профилактических, терапевтических и лечебных целей, генной терапии, активизации иммунной системы, кроветворения, физиологической функции печени, желудка, нейропроцессов, процессов роста и т.д. Accordingly, aquahelates in the present invention can potentially be used in many fields, including: (1) improved production of ethanol, methanol, butane, acetone, butanol, organic acids, drugs, vitamins, enzymes, proteins, fertilizers, plant nutrients, beer and other alcoholic drinks such as vodka and whiskey, baked goods, yeast, dairy enzymes, dairy and other food products; (2) accelerated assimilation of vitamins and other nutrients contained in natural products and food additives; (3) the processing of agricultural waste, sewage and industrial waste with the associated production of gas and high-quality fertilizers; (4) the production of cosmetics and lotions that are beneficial to the skin; (5) healthcare for preventive, therapeutic and therapeutic purposes, gene therapy, activation of the immune system, blood formation, physiological function of the liver, stomach, neuroprocesses, growth processes, etc.

Хелат является соединением, образованным путем соединения иона металла с неметаллическими веществами, именуемые как лиганд. Лиганд имеет положительный или отрицательный заряд или заряжен нейтрально; возможно использование молекулы воды в качестве лиганда. Общее число связей, соединяющих металл с лигандом, рассматривается как координационное число металла. Это число обычно 4 или 6. Все лиганды являются донорами электронов; все металлы являются акцепторами электронов. A chelate is a compound formed by combining a metal ion with non-metallic substances, referred to as a ligand. The ligand has a positive or negative charge or is neutrally charged; it is possible to use a water molecule as a ligand. The total number of bonds connecting the metal with the ligand is considered as the coordination number of the metal. This number is usually 4 or 6. All ligands are electron donors; all metals are electron acceptors.

Аквахелаты в данном изобретении могут быть представлены следующей общей формулой:
Me[La_a, Lb_b, ..., Lm_m, (H₂O)_n].Aquahelates in this invention can be represented by the following general formula:
Me [La _a , Lb _b , ..., Lm _m , (H ₂ O) _n ].

В данной формуле Me обозначает хелатообразующий металл. LA, LB, ... LM обозначают различные лиганды в аквахелате. In this formula, Me is a chelating metal. LA, LB, ... LM denote various ligands in aquaheat.

Если аквахелаты содержат один лиганд, имеется только LA. Аналогично, если аквахелат содержит два лиганда, имеются только LA and LB и т.д. If aqua chelates contain one ligand, there is only LA. Similarly, if an aquahealate contains two ligands, there are only LA and LB, etc.

Необходимо понимать, что a, b, ... m и n - целые числа, обозначающие число лигандов LA, LB ...LM и H₂O в аквахелате, соответственно, и a+b+... m. . . + n = z, где "z" - целое число, соответствующее координационному числу хелатообразующего металла.It must be understood that a, b, ... m and n are integers denoting the number of ligands LA, LB ... LM and H ₂ O in the aquaheat, respectively, and a + b + ... m. . . + n = z, where "z" is an integer corresponding to the coordination number of the chelating metal.

Молекулы воды имеются в координационной сфере хелата для облегчения трансмембранного переноса аквахелата в клетку. Поэтому "n" всегда равно единице или большему числу. Предпочтение отдается одной или двум координационным молекулам воды. Не вдаваясь в какие-либо подробности теории переноса, считается, что лабильные молекулы воды в аквахелате быстро заменяются атомами донора, которые вырабатываются сенсорами белка, такими как рецепторы на поверхности стенки клетки, в результате чего трансмембранный перенос аквахелата в клетку осуществляется легко. Известно из электрохимической теории, что трансмембранный перенос происходит на границе разделения фаз, а энергия для переноса на мембрану вырабатывается градиентом электрического потенциала. Также считается, что часть аквахелатов не подвергается в то же время распаду в клетке. Аквахелаты, не подвергшиеся распаду, взаимодействуют с донорными атомами белков внутренней мембраны и образуют сложное координационное соединение. Если комплекс содержит металл, валентность которого может изменяться, это координационное соединение является искусственно созданной частью окислительно-восстановительной системы клетки, т.е., комплекс вовлечен в работу электронтранспортной цепи, т.е. создает дополнительные участки этой цепи. Water molecules are present in the coordination sphere of the chelate to facilitate the transmembrane transfer of aquaheat to the cell. Therefore, "n" is always equal to one or more. Preference is given to one or two coordination molecules of water. Without going into any details of the transfer theory, it is believed that the labile water molecules in the aquaheat are quickly replaced by donor atoms that are produced by protein sensors, such as receptors on the surface of the cell wall, as a result of which the transmembrane transfer of aquahelat to the cell is easy. It is known from electrochemical theory that transmembrane transfer occurs at the phase separation boundary, and the energy for transfer to the membrane is generated by the gradient of the electric potential. It is also believed that some aquahelates are not at the same time decomposed in the cell. Non-degraded aquahelates interact with the donor atoms of the inner membrane proteins and form a complex coordination compound. If the complex contains a metal whose valency can change, this coordination compound is an artificially created part of the redox system of the cell, i.e., the complex is involved in the operation of the electron transport chain, i.e. creates additional sections of this chain.

Как отмечалось выше, аквахелаты в данном изобретении выполняют две функции: (1) аквахелаты действуют как эффективные транспортные системы для переноса разнообразных биогенных металлов и лигандов через клеточные мембраны и (2) аквахелаты предназначены для оказания влияния на природу клетки, ткани или организма при проникновении внутрь. As noted above, the aqua chelates in this invention have two functions: (1) aqua chelates act as efficient transport systems for the transfer of a variety of biogenic metals and ligands across cell membranes, and (2) aqua chelates are designed to influence the nature of a cell, tissue or organism when it penetrates .

В некоторых случаях аквахелаты с разнохарактерными лигандами имеют преимущество, например, по сравнению с аквахелатами с одним лигандом. Как рассматривалось выше, иногда желательно переносить два лиганда, назовем их лиганд A и лиганд B, в клетку при определенной стехиометрии (например. 1:1) вследствие кинетической связи между двумя лигандами. В случае аквахелата со смешанными лигандами с соотношением металл:лиганд A:лиганд B, равным 1:1:1, лиганд A и лиганд B автоматически переносятся на клеточную мембрану в соотношении 1:1. In some cases, aquahelates with diverse ligands have an advantage, for example, compared to aquahelates with a single ligand. As discussed above, it is sometimes desirable to transfer two ligands, let's call them ligand A and ligand B, into the cell with a certain stoichiometry (for example, 1: 1) due to the kinetic connection between the two ligands. In the case of aquahealate with mixed ligands with a metal: ligand A: ligand B ratio of 1: 1: 1, ligand A and ligand B are automatically transferred to the cell membrane in a 1: 1 ratio.

При конструировании аквахелатов в данном изобретении выбирается хелатообразующий биогенный металл, который координирует молекулы воды. Среди характерных биогенных металлов, которым отдается предпочтение, выделяются металлы "f", "d" и "p", включая Cs, Mg, Ca, In, Se, Te, переходные металлы, лантаниды и актиниды. Особенно отдается предпочтение Fe(II), Fe(III), Co(II), Co(III), Mn(II), Mg, Cu, Ni и Zn. Также возможно образование аквахелатов, используя Si. In the design of aqua chelates, a chelating biogenic metal is selected in this invention that coordinates water molecules. Among the preferred biogenic metals that are preferred, metals f, d, and p are distinguished, including Cs, Mg, Ca, In, Se, Te, transition metals, lanthanides, and actinides. Particular preference is given to Fe (II), Fe (III), Co (II), Co (III), Mn (II), Mg, Cu, Ni and Zn. Aqua chelates may also be formed using Si.

В качестве примера при выборе магния нужно учитывать тот факт, что магний активизирует такие жизненно важные ферменты, как фосфатаза, энолаза, пептидаза, карбоксилаза, лецитиназа и кетокислота. Также известно, что магний принимает участие в окислительных реакциях фосфорилирования. Далее известно, что магний играет особую роль в стабилизации двойной спирали ДНК во время транскрипции. При ферментации спирта (гликолизе) магний принимает участие в переносе фосфата. As an example, when choosing magnesium, it is necessary to take into account the fact that magnesium activates such vital enzymes as phosphatase, enolase, peptidase, carboxylase, lecithinase and keto acid. It is also known that magnesium is involved in oxidative phosphorylation reactions. It is further known that magnesium plays a special role in stabilizing the DNA double helix during transcription. In alcohol fermentation (glycolysis), magnesium takes part in phosphate transport.

Марганец является компонентом многих систем клеточных ферментов, включая карбоксилазы и фосфатазы. Марганец находится в бактериальной дисмутазе супероксида. Он является кофактором некоторых ферментов, например: карбоксикиназа пирувита фосфофенола, фосфотрансфераза, аргиназа и фосфоглюкомутаза цитратсинтаза. Марганец также стимулирует активность дипептитазы и аргиназы и способствует ассоциации субчастиц рибосомы при синтезе белка. Manganese is a component of many cellular enzyme systems, including carboxylases and phosphatases. Manganese is in bacterial superoxide dismutase. It is a cofactor of some enzymes, for example: pyruvitic phosphophenol carboxykinase, phosphotransferase, arginase and phosphoglucomutase citrate synthase. Manganese also stimulates the activity of dipeptitase and arginase and promotes the association of ribosome subparticles in protein synthesis.

Известно, что как магний, так и марганец активизируют ферменты, зависящие от тиамина. Both magnesium and manganese are known to activate thiamine-dependent enzymes.

Цинк играет значительную роль в биохимической активности микроорганизмов. Цинк является активатором для фотофатаз, энолаз, полипептидаз, дегидрогеназ и имеется в дегидрогеназах спирта, щелочной фосфатазе, полимеразах РНК и ДНК. Zinc plays a significant role in the biochemical activity of microorganisms. Zinc is an activator for photophatases, enolases, polypeptidases, dehydrogenases and is present in alcohol dehydrogenases, alkaline phosphatase, RNA and DNA polymerases.

Многие металлы имеют различные степени окисления. Если такие металлы имеют - более высокую степень окисления, такие металлы могут быть восстановлены в клетке одновременно с выделением молекулярного кислорода, повышая дыхание клетки. Many metals have varying degrees of oxidation. If such metals have a higher oxidation state, such metals can be reduced in the cell simultaneously with the release of molecular oxygen, increasing the respiration of the cell.

Таким образом, биогенные металлы ассоциируются с широким спектром физиологических эффектов в организмах, включая метаболизм углевода, азота и фосфора и многими окислительно-восстановительными реакциями. Поэтому выбор определенного метала зависит от конкретного желаемого результата. Thus, biogenic metals are associated with a wide range of physiological effects in organisms, including the metabolism of carbohydrate, nitrogen, and phosphorus and many redox reactions. Therefore, the choice of a particular metal depends on the specific desired result.

Также необходимо выбирать лиганд или лиганды, которые используются для образования аквахелата. Выбор определенного лиганда также зависит от желаемого результата или функции хелата внутри клетки. It is also necessary to choose the ligand or ligands that are used to form the aqua chelate. The choice of a particular ligand also depends on the desired result or chelate function within the cell.

Возможно использование широкого диапазона биологических молекул в качестве лигандов в сочетании с биогенным металлом. К таким биологическим молекулам относятся: (1) аминокислоты, олигопептиды, полипептиды; (2) углеводы; (3) пурины, пиримидины, нуклеозиды, нуклеотиды, нуклеиновые кислоты; (4) липиды; (5) органические кислоты, гормоны, коферменты, витамины, кофакторы и другие небольшие биологические молекулы; (6) производные и предшественники вышеуказанных; (7) биологически активные ионы, такие как фосфат. It is possible to use a wide range of biological molecules as ligands in combination with a biogenic metal. Such biological molecules include: (1) amino acids, oligopeptides, polypeptides; (2) carbohydrates; (3) purines, pyrimidines, nucleosides, nucleotides, nucleic acids; (4) lipids; (5) organic acids, hormones, coenzymes, vitamins, cofactors and other small biological molecules; (6) derivatives and precursors of the foregoing; (7) biologically active ions, such as phosphate.

Для многих других областей применения предпочтение отдается витаминам, фосфатам, аминокислотам, органическим кислотам, угольным кислотам, пуринам и их производным, и пиримидинам и их производным, причем предпочтительными лигандными парами являются витамин:аминокислота, витамин:фосфат и цитрат:аминокислота. For many other applications, preference is given to vitamins, phosphates, amino acids, organic acids, carbonic acids, purines and their derivatives, and pyrimidines and their derivatives, with the preferred ligand pairs being vitamin: amino acid, vitamin: phosphate and citrate: amino acid.

Преимущественно используются следующие аминокислоты: триптофан, глицин, аланин, метионин, гистидин, цистеин, цистин, аспаргиновая и глутаминовая кислоты и т.д. The following amino acids are mainly used: tryptophan, glycine, alanine, methionine, histidine, cysteine, cystine, aspartic and glutamic acids, etc.

Среди олигопептидов и полипептидов, которые пригодны для осуществления данного изобретения, выделяются простые и конъюгированные белки, как глобулярные, так и фибриллярные белки, включая ферменты, многие гормоны, цитохромы, антитела, структурные и накопительные белки. Among the oligopeptides and polypeptides that are suitable for the implementation of this invention, single and conjugated proteins are distinguished, both globular and fibrillar proteins, including enzymes, many hormones, cytochromes, antibodies, structural and storage proteins.

Углеводы, пригодные для осуществления данного изобретения, включают сахариды (такие как глюкоза, сахароза, рибоза и дезоксирибоза) и полисахариды (такие как крахмал, гликоген и клетчатка). Carbohydrates suitable for the practice of this invention include saccharides (such as glucose, sucrose, ribose and deoxyribose) and polysaccharides (such as starch, glycogen and fiber).

Среди липидов, которые пригодны для осуществления данного изобретения, выделяются стероиды, терпины, глицериды, гликолипиды, фосфолипиды, воск, сфинголипиды, липопротеиды и липополисахариды. Among the lipids that are suitable for carrying out the present invention, steroids, terpins, glycerides, glycolipids, phospholipids, wax, sphingolipids, lipoproteins and lipopolysaccharides are distinguished.

Витамины включают жирорастворимые витамины (такие как витамин D, витамин E, витамин K и α-,β-каротин), а также водорастворимые витамины (такие как тиамин, пирофосфат тиамина, рибофлавин, никотиновая кислота (ниацин), пантотеновая кислота, витамин B₆, инозит, биотин, холин, парааминобензойная кислота, фолиевая кислота, витамин B₁₂ и аскорбиновая кислота).Vitamins include fat-soluble vitamins (such as vitamin D, vitamin E, vitamin K and α-, β-carotene), as well as water-soluble vitamins (such as thiamine, thiamine pyrophosphate, riboflavin, nicotinic acid (niacin), pantothenic acid, vitamin B ₆ , inositol, biotin, choline, para-aminobenzoic acid, folic acid, vitamin B ₁₂ and ascorbic acid).

Гормоны, которые пригодны для осуществления данного изобретения, включают производные фенола (такие как эпинефрин, норэпинефрин, тироксин и трииодотиронин), гормоны белка (включая некоторые гормоны передней доли гипофиза), гормоны пептида (такие как инсулин, глюкагон, АКТГ, вазопрессин, окситоцин и секретин) и стероиды (включая эстроген, андроген, прогестерон и кортакоид). Hormones that are suitable for the practice of this invention include phenol derivatives (such as epinephrine, norepinephrine, thyroxin and triiodothyronine), protein hormones (including some anterior pituitary hormones), peptide hormones (such as insulin, glucagon, ACTH, vasopressin, oxytocin and secretin) and steroids (including estrogen, androgen, progesterone and cortacoid).

Коферменты, которые пригодны для осуществления данного изобретения, включают нуклеотиды пиридина, пирофосфат тиамина, мононуклеотиды флавина, гемин, фосфаты уридина, фосфорилированные производные адениловой кислоты, кофермент A и биотин. Coenzymes that are suitable for the practice of this invention include pyridine nucleotides, thiamine pyrophosphate, flavin mononucleotides, hemin, uridine phosphates, phosphorylated adenylic acid derivatives, coenzyme A, and biotin.

Предпочтительными органическими кислотами являются карбоновые кислоты, их соли и их сложные эфиры. К органическим кислотам, представляющим интерес, относятся аминокислоты, такие как указанные выше, карбоновые кислоты, такие как циз-аконитиновая кислота, янтарная кислота и фумаровая кислота, кетокислоты, такие как щавелевоуксусная кислота и α -кетоглутаровая кислота, и оксикислоты, такие как лимонная кислота, изолимонная кислота и яблочная кислота. Preferred organic acids are carboxylic acids, their salts and their esters. Organic acids of interest include amino acids such as those mentioned above, carboxylic acids such as cis-aconitinic acid, succinic acid and fumaric acid, keto acids such as oxalacetic acid and α-ketoglutaric acid, and hydroxy acids such as citric acid , isolimonic acid and malic acid.

К предпочтительным пуринам относятся аденин и гуанин: к предпочтительным пиримидинам относятся цитозин, тимин и урацил. Среди нуклеотидов предпочтение отдается тем, которые соответствуют аденину, гуанину, цитозину, тимину и урацилу. Среди нуклеозидов предпочтение отдается также тем, которые соответствуют аденину, гуанину, цитозину, тимину и урацилу, такие как АТФ, АДФ, АМФ и т.д. Preferred purines include adenine and guanine: preferred pyrimidines include cytosine, thymine, and uracil. Among nucleotides, preference is given to those corresponding to adenine, guanine, cytosine, thymine and uracil. Among nucleosides, preference is also given to those corresponding to adenine, guanine, cytosine, thymine and uracil, such as ATP, ADP, AMP, etc.

Согласно одному из примеров осуществления данного изобретения один или несколько полимеров нуклеиновой кислоты, предпочтительно ДНК или РНК, используются как органические лиганды. В этом примере лиганды являются однородными или смешанными. Так как аквахелаты в данном изобретении являются эффективными системами переноса лигандов, таких как полимеры нуклеиновой кислоты, через клеточные мембраны, они являются альтернативой известным методам переноса полимера нуклеиновой кислоты, включая перенос ретровирусных-промежуточных ген, электропорацию, промежуточную трансфекцию фосфата кальция, микроинъекцию и т.д. В результате аквахелаты в настоящем изобретении используются в широком диапазоне применения, включая генную терапию в многоклеточных организмах и т.д. Дополнительное рассмотрение использования эмбриональных клеток человека, в которые перенесены полимеры нуклеиновой кислоты для генной терапии, может быть найдено, например, в патенте США N 5399346, выданном В.Френч Андерсону и другим, на который дается подробная ссылка. According to one embodiment of the invention, one or more polymers of a nucleic acid, preferably DNA or RNA, are used as organic ligands. In this example, the ligands are homogeneous or mixed. Since the aqua chelates in this invention are effective systems for transferring ligands, such as nucleic acid polymers, across cell membranes, they are an alternative to known methods for transferring a nucleic acid polymer, including retroviral-intermediate gene transfer, electroporation, intermediate calcium phosphate transfection, microinjection, etc. d. As a result, aquahelates in the present invention are used in a wide range of applications, including gene therapy in multicellular organisms, etc. Further consideration of the use of human embryonic cells into which nucleic acid polymers have been transferred for gene therapy can be found, for example, in U.S. Patent No. 5,399,346 to W. French to Anderson and others, to which detailed reference is made.

Согласно другому примеру осуществления изобретения один или несколько фармацевтически активных ингредиентов используются в качестве органических лигандов. Лиганды могут быть однородными или смешанными. К репрезентативным активным ингредиентам относятся антацидные средства, противовоспалительные средства, коронарные дилататоры, церебральные дилататоры, периферийные вазодилататоры, противоинфекционные средства, психотропные средства, противоманиакальные средства, стимуляторы, противогистамины, слабительные средства, противоотечные средства, витамины, желудочно-кишечные седативные средства, препараты против поноса, противоангинозные лекарственные средства, вазодилататоры, средства против аритмии, противогипертензивные лекарственные средства, вазоконстрикторы и средства от мигрени, противокоагулянты и лекарственные средства против тромбоза, аналгезирующие средства, противогипертермические средства, гипнотические средства, седативы, противорвотные средства, противотошнотные средства, противосудорожные средства, нервно-мышечные лекарственные средства, гипергликемийные и гипогликемийные средства, препараты щитовидной железы, мочегонные средства, средства против спазм, маточные миорелаксанты, лекарственные средства против ожирения, анаболические лекарственные средства, эритропоэтинные лекарственные средства, противоастматические средства, бронхолитические средства, отхаркивающие средства, средства от кашля, миколитические и противоурикемийные лекарственные средства. Конкретные примеры таких ингредиентов можно найти в патенте США N 4952402, на который дается подробная ссылка. According to another embodiment of the invention, one or more pharmaceutically active ingredients are used as organic ligands. Ligands can be homogeneous or mixed. Representative active ingredients include antacids, anti-inflammatory drugs, coronary dilators, cerebral dilators, peripheral vasodilators, anti-infective drugs, psychotropic drugs, anti-manic drugs, stimulants, antihistamines, laxatives, decongestants, vitamins, gastrointestinal sedatives, anti-intestinal sedatives , anti-anginal drugs, vasodilators, anti-arrhythmias, anti-hypertensive drugs drugs, vasoconstrictors and anti-migraine drugs, anti-coagulants and anti-thrombosis drugs, analgesics, anti-hyperthermic drugs, hypnotics, sedatives, anti-emetics, anti-nausea drugs, anticonvulsants, neuromuscular drugs, hyperglycemia and hypoglycemia , diuretics, anti-spasm agents, uterine muscle relaxants, anti-obesity drugs, anabolic drugs ennye means erythropoietin drugs, antiasthmatics, bronchodilators, expectorants, antitussives, mikoliticheskie protivourikemiynye and medicines. Specific examples of such ingredients can be found in US Pat. No. 4,952,402, to which reference is made in detail.

Отдается предпочтение обычным фармацевтическим средствам, включая те средства, которые пригодны для приема внутрь, ректального введения, введения через нос, местного введения (включая щечное и подъязычное введение), вагинального или парентерального введения (включая подкожное, внутримышечное, внутривенное, внутрикожное, внутриоболочечное и эпидуральное введение). Лекарственные средства включают стандартные лекарственные формы, которые приготавливаются любым из методов, хорошо известных в фармацевтическом деле. Согласно таким методам активный ингредиент и аквахелат соединяются с помощью носителя, который представляет собой один или несколько вспомогательных ингредиентов. Обычно лекарственные формы приготавливаются путем равномерного и непосредственного соединения активного ингредиента и аквахелата с помощью жидкого носителя или мелко раздробленного твердого носителя или того и другого. Preference is given to conventional pharmaceuticals, including those suitable for oral, rectal, nasal, topical (including buccal and sublingual), vaginal or parenteral (including subcutaneous, intramuscular, intravenous, intradermal, intrathecal and epidural introduction). Medicines include unit dosage forms that are prepared by any of the methods well known in the pharmaceutical art. According to such methods, the active ingredient and the aquahealate are combined using a carrier that is one or more accessory ingredients. Typically, dosage forms are prepared by uniformly and directly combining the active ingredient and the aquahealate using a liquid carrier or a finely divided solid carrier, or both.

Лекарственные формы данного изобретения, которые пригодны для приема внутрь, включают дискретные единицы, такие как капсулы, облатки и таблетки, порошки и гранулы, растворы и суспензии в водной жидкости или не в водной жидкости, и шарики, лекарственные кашки и пасты. Для местного введения в качестве лекарственных форм применяются мази и кремы. Лекарственные формы, пригодные для местного введения в глаз, включают глазные капли. Лекарственные формы, пригодные для местного введения в рот, включают таблетки, пастилки и жидкости для полоскания рта. Лекарственные формы для ректального введения включают суппозитории. Лекарственные формы, пригодные для введения через нос, включают порошки, которые вводятся посредством быстрого вдыхания через носовой ход, носовые растворы и капли в нос. Лекарственные формы, пригодные для вагинального введения, включают маточные кольца, тампоны, кремы, гели, пасты, губки и аэрозоли. Dosage forms of the present invention that are suitable for oral administration include discrete units such as capsules, cachets and tablets, powders and granules, solutions and suspensions in an aqueous liquid or non-aqueous liquid, and beads, medicinal porridges and pastes. For topical administration, ointments and creams are used as dosage forms. Dosage forms suitable for topical administration to the eye include eye drops. Dosage forms suitable for topical administration to the mouth include tablets, lozenges, and mouthwashes. Dosage forms for rectal administration include suppositories. Dosage forms suitable for administration through the nose include powders that are administered by rapid inhalation through the nasal passage, nasal solutions and drops in the nose. Dosage forms suitable for vaginal administration include uterine rings, tampons, creams, gels, pastes, sponges and sprays.

Лекарственные формы, пригодные для парентерального введения, включают водные и неводные стерильные инъекционные растворы и водные и неводные стерильные суспензии, которые могут включать суспендирующие средства и загустители. Для лекарственных форм используются упаковки для одного приема и упаковки для многократного приема, например герметичные ампулы и пузырьки. Возможно хранение лекарственных форм в сухом месте, при этом требуется только добавить стерильный жидкий носитель, например воду для инъекции, непосредственно перед использованием лекарственной формы. Возможно приготовление растворов и суспензий для немедленного приема из стерильных порошков, гранул и таблеток, которые рассматривались выше. Особое предпочтение отдается лекарственным формам для внутримышечного введения. Dosage forms suitable for parenteral administration include aqueous and non-aqueous sterile injectable solutions and aqueous and non-aqueous sterile suspensions, which may include suspending agents and thickeners. For dosage forms, packaging for one administration and packaging for multiple administration are used, for example, sealed ampoules and vials. It is possible to store the dosage forms in a dry place, all that is required is to add a sterile liquid carrier, for example water for injection, immediately before using the dosage form. It is possible to prepare solutions and suspensions for immediate administration from sterile powders, granules and tablets, which were discussed above. Particular preference is given to dosage forms for intramuscular administration.

Дополнительная информация о лекарственных формах может быть найдена, например, в патенте США N 5079252, на который дается подробная ссылка. Further information on dosage forms can be found, for example, in US Pat. No. 5,079,252, to which reference is made in detail.

Биологические молекулы, используемые в качестве лигандов, включают такие молекулы, которые оказывают физиологический эффект (т.е. молекулы, которые играют роль в регулировании химических реакций, но которые не являются питательной средой для таких реакций), и такие молекулы, которые участвуют в биохимических реакциях (т.е. молекулы, которые в действительности изменяются в результате таких химических реакций). К лигандам, которые оказывают физиологический эффект, относятся в основном витамины, аминокислоты, фосфаты и азот и углеродосодержащие лиганды. К лигандам, которые участвуют в биохимических реакциях, относятся в основном промежуточные метаболиты, такие как органические кислоты и другие биохимические питательные среды. Biological molecules used as ligands include those molecules that have a physiological effect (i.e., molecules that play a role in regulating chemical reactions, but which are not a breeding ground for such reactions), and those molecules that participate in biochemical reactions (i.e. molecules that actually change as a result of such chemical reactions). Ligands that have a physiological effect include mainly vitamins, amino acids, phosphates and nitrogen, and carbon-containing ligands. Ligands that participate in biochemical reactions mainly include intermediate metabolites, such as organic acids and other biochemical nutrient media.

На практике можно выбирать органические лиганды в зависимости от их способности увеличивать биохимическую активность биогенного металла. Смешанные лиганды, обладающие синергитическим эффектом, выбираются таким образом, чтобы один лиганд усиливал действие другого лиганда или других лигандов. Таким образом, выбор лигандов желательно осуществлять с учетом функций компонента аквахелата в метаболизме клеток. При выборе лигандов желательно также учитывать их катаболические пути. In practice, it is possible to choose organic ligands depending on their ability to increase the biochemical activity of the biogenic metal. Mixed ligands having a synergistic effect are selected so that one ligand enhances the action of another ligand or other ligands. Thus, the selection of ligands is preferably carried out taking into account the functions of the component of aquahealate in cell metabolism. When choosing ligands, it is also desirable to take into account their catabolic pathways.

Принимая во внимание вышесказанное, можно использовать аквахелаты в настоящем изобретении для активизации или торможения определенных метаболических процессов, в результате которых усиливается биосинтез, увеличивается биомасса, снижается выход ненужных продуктов, сокращаются расходы по выпуску и очистке многочисленных продуктов и т.д. In view of the foregoing, aquahelates in the present invention can be used to activate or inhibit certain metabolic processes, which enhance biosynthesis, increase biomass, reduce the yield of unnecessary products, reduce the cost of releasing and cleaning numerous products, etc.

Следовательно, в примере осуществления данного изобретения используются биогенный металл, лиганд, который оказывает физиологический эффект (например, витамин или провитамин), и лиганд, который участвует во многих биохимических реакциях в клетке (например, промежуточный метаболит, такой как органическая кислота). Поэтому можно выбирать органические лиганды для усиления эффекта ферментов, зависимых от витамина, промежуточного метаболита и металла по желаемым метаболическим путям в клетке. Можно соединять лиганды с одними и теми же или различными металлами. Therefore, an exemplary embodiment of the present invention uses a biogenic metal, a ligand that has a physiological effect (e.g., vitamin or provitamin), and a ligand that is involved in many biochemical reactions in the cell (e.g., an intermediate metabolite, such as an organic acid). Therefore, it is possible to choose organic ligands to enhance the effect of enzymes dependent on vitamin, an intermediate metabolite, and metal along the desired metabolic pathways in the cell. It is possible to combine ligands with the same or different metals.

Например, пантотеновая кислота и цистеин являются предшественниками для синтеза кофактора А а клетке и усиливают этот синтез. Другой пример - аквахелат пирофосфата тиамина магния способствует действию трифосфата аденозина (АТФ). Пирофосфат тиамина является предшественником для биосинтеза декарбоксилаз, трансамидаз и транскетолаз. For example, pantothenic acid and cysteine are precursors for the synthesis of cofactor A in the cell and enhance this synthesis. Another example - magnesium thiamine pyrophosphate aquahelate promotes the action of adenosine triphosphate (ATP). Thiamine pyrophosphate is a precursor for the biosynthesis of decarboxylases, transamidases and transketolases.

Лиганды аминокислоты становятся биологически активными веществами в клетке. Лиганд метионина делает возможным получить цистеин и цистин, имеющие реактивные сульфгидриловые группы. Такие биологически активные соединения как глутатион, тиамин и некоторые ферменты образуются из серы, содержащей аминокислоты. Лиганды триптофана трансформируются в никотиновую кислоту (витамин PP) и другие биохимически активные соединения. Amino acid ligands become biologically active substances in the cell. The methionine ligand makes it possible to obtain cysteine and cystine having reactive sulfhydryl groups. Biologically active compounds such as glutathione, thiamine and certain enzymes are formed from sulfur containing amino acids. Tryptophan ligands are transformed into nicotinic acid (vitamin PP) and other biochemically active compounds.

Также можно выбирать металлы и органические лиганды в зависимости от их способности препятствовать или блокировать реакции, в результате которых образуются нежелательные побочные продукты. You can also select metals and organic ligands depending on their ability to inhibit or block reactions that result in unwanted by-products.

Также необходимо отметить, что регуляция метаболизма клеток часто зависит от времени. Можно добавлять настоящие аквахелаты в разное время в течение жизненного цикла клетки для достижения намеченных результатов. Поэтому данный биологический процесс может потребовать группирования одного или нескольких инициаторов аквахелата при возникновении различных аквахелатных групп по мере протекания процесса. It should also be noted that the regulation of cell metabolism often depends on time. You can add real aquahelates at different times during the cell life cycle to achieve the intended results. Therefore, this biological process may require the grouping of one or more initiators of aquaheat when various aquaheat groups occur as the process proceeds.

В табл.1 приведены примеры аквахелатов данного изобретения. Table 1 shows examples of aquahelates of the present invention.

Возможен перенос аквахелатов настоящего изобретения на любую клетку, ткань или одноклеточный организм или многоклеточный организм. Например, можно добавлять аквахелаты настоящего изобретения в растворы, в которых хранятся или выращиваются клетки или ткани. В случае многоклеточных организмов, особенно млекопитающих, можно приготавливать соединения аквахелатов в виде пищевых продуктов, напитков, мазей, кремов, шампуней, средств ухода за волосами, глазных капель, ушных капель, жидкостей для полоскания рта, зубных паст, губной помады, дезодорантов, носовых растворов и аэрозолей, суппозиторий, кожных мазей, инъекционных растворов и т.д. It is possible to transfer the aquahelat of the present invention to any cell, tissue or unicellular organism or multicellular organism. For example, the aquahelates of the present invention can be added to solutions in which cells or tissues are stored or grown. In the case of multicellular organisms, especially mammals, it is possible to prepare aquahelat compounds in the form of food products, drinks, ointments, creams, shampoos, hair care products, eye drops, ear drops, mouthwashes, toothpastes, lipsticks, deodorants, nasal solutions and aerosols, suppositories, skin ointments, injection solutions, etc.

Одной из основных областей применения аквахелатов настоящего изобретения являются процессы ферментации. Во многих областях применения, включая ферментацию, аквахелаты выбираются для стимулирования или препятствования метаболических процессов для того, чтобы выполнить одну или несколько задач: сократить потребление питательных веществ, увеличить производство желаемых продуктов, сократить время обработки, не допустить образования нежелательных побочных продуктов и улучшить качество целевых продуктов или жизнеспособность клетки. Хотя процессы ферментации предоставляют большую возможность для использования преимуществ данного изобретения, как отмечалось выше, данное изобретение не ограничивается процессами ферментации и оно пригодно для использования в метаболическом регулировании всех одноклеточных и многоклеточных организмов. One of the main applications of the aqua chelates of the present invention are fermentation processes. In many applications, including fermentation, aqua chelates are chosen to stimulate or inhibit metabolic processes in order to fulfill one or more tasks: reduce nutrient intake, increase the production of desired products, reduce processing time, prevent the formation of unwanted by-products and improve the quality of the target products or cell viability. Although fermentation processes provide a great opportunity to take advantage of the present invention, as noted above, the present invention is not limited to fermentation processes and is suitable for use in the metabolic regulation of all unicellular and multicellular organisms.

Большинство аэробных и анаэробных ферментаций происходит в стерильных условиях. Оборудование и питательная среда стерилизуются для недопущения активизации или уничтожения периферических микроорганизмов. Многие аквахелаты данного изобретения, включая аквахелаты, указанные в табл.1, стабильны и возможно их добавление в питательный раствор до стерилизации или пастеризации. После охлаждения в стерилизованную питательную среду добавляется необходимый посевной материал. Для получения оптимальных условий обычно необходимо регулировать температуру, pH и иногда давление ферментера в пределах довольно узкого диапазона. При аэробном брожении стерильный воздух должен непрерывно подаваться в течение цикла ферментации. При прекращении микробного действия необходимо отделить продукты от использованной питательной среды. Больший выход целевых продуктов и меньший выход побочных продуктов, которые становятся возможными благодаря данному изобретению, обеспечивают снижение себестоимости единицы очищенной продукции. Most aerobic and anaerobic fermentations occur under sterile conditions. Equipment and culture media are sterilized to prevent activation or destruction of peripheral microorganisms. Many aqua chelates of this invention, including the aqua chelates shown in Table 1, are stable and can be added to the nutrient solution before sterilization or pasteurization. After cooling, the necessary seed is added to the sterilized nutrient medium. To obtain optimal conditions, it is usually necessary to adjust the temperature, pH, and sometimes the pressure of the fermenter within a fairly narrow range. In aerobic fermentation, sterile air must be continuously supplied during the fermentation cycle. When the microbial action ceases, it is necessary to separate the products from the used nutrient medium. A higher yield of target products and a lower yield of by-products that are possible thanks to this invention, reduce the cost per unit of purified products.

Соединения аквахелатов в данном изобретении обычно приготавливаются следующим образом. Во-первых, выбирается соль хелатообразующего биогенного металла, который взаимодействует с водой. В большинстве случаев используется любая соль легко растворимого биогенного металла. Предпочтительными солями являются хлорид, нитрат, фосфат и сульфатные соли. Соль растворяется в воде. Растворимость зависит от нескольких параметров, включая растворимость соли, pH и температуру. Следовательно, растворение зависит от относительной пропорции соли и воды, водородного показателя и температуры растворения. Для ускорения процесса растворения можно применять размешивание. Aquaheat compounds in this invention are usually prepared as follows. Firstly, a salt of a chelating biogenic metal, which interacts with water, is selected. In most cases, any salt of a readily soluble biogenic metal is used. Preferred salts are chloride, nitrate, phosphate and sulfate salts. Salt is soluble in water. Solubility depends on several parameters, including salt solubility, pH, and temperature. Therefore, the dissolution depends on the relative proportion of salt and water, the pH and dissolution temperature. To speed up the dissolution process, stirring can be used.

После этого заранее определенное количество выбранного органического лиганда (количество которого тщательно проверяется для регулирования стехиометрии между лигандом и металлом) добавляется в раствор непосредственно или после отдельного растворения этого количества лиганда. Стехиометрия между металлом и лигандом изменяется в зависимости от обстоятельств. Например, можно устанавливать соотношения металла к лиганду, равные 1:0,5; 1:1; 1:1,5; 1:2 и т.д. After that, a predetermined amount of the selected organic ligand (the amount of which is carefully checked to control stoichiometry between the ligand and the metal) is added to the solution directly or after separate dissolution of this amount of ligand. The stoichiometry between the metal and the ligand varies depending on the circumstances. For example, you can set the ratio of metal to ligand equal to 1: 0.5; 1: 1; 1: 1.5; 1: 2, etc.

Желательно предварительно растворить лиганд, так как это обеспечивает лучшее регулирование образования аквахелатов. В этом случае раствор лиганда медленно переливается в раствор металла при легком его перемешивании. Перемешивание длится до тех пор, пока не будет получен однородный раствор соединения аквахелата. Этот процесс обычно выполняется при комнатной температуре и требует немного времени для его выполнения. It is advisable to pre-dissolve the ligand, as this provides better regulation of the formation of aquahelates. In this case, the ligand solution is slowly poured into the metal solution with light stirring. Mixing lasts until a uniform solution of the aquahealate compound is obtained. This process is usually carried out at room temperature and takes a little time to complete.

После этого таким же образом можно добавлять лиганды. После образования аквахелатов настоящего изобретения в растворе часть воды или вся вода может быть удалена из раствора. Например, можно удалить только часть воды для увеличения концентрации аквахелатов в растворе. Вода затем удаляется до тех пор, пока аквахелат не примет форму сухого порошка, который сохраняет лабильную воду, ассоциируемую с аквахелатом. При желании можно далее обезвоживать аквахелат для удаления лабильной воды, при этом лабильная вода восстанавливается, например, путем растворения в воде. After this, ligands can be added in the same way. After the formation of the aqua chelates of the present invention in solution, part of the water or all of the water can be removed from the solution. For example, you can remove only part of the water to increase the concentration of aquahealates in the solution. Water is then removed until the aqua chelate takes the form of a dry powder that retains the labile water associated with the aqua chelate. If desired, aquaheat can be further dehydrated to remove labile water, while labile water is restored, for example, by dissolving in water.

Пример 1 (сравнительный). В данном примере используется продуцент бамбермицинов (флавомицина) Streptomyces bambergiensis 16, получаемый путем отбора культуры для ускоренного биосинтеза данного антибиотика. Культура выращивается в среде, имеющей следующий состав, г/л: мука культурной сои 3,0; меласса 3,0; сульфат аммония 1,75; хлорид натрия 2,0; дио-ортофосфат калия 1,0; хлористый калий 0,0016; остаток вода, pH 7,5-7,0. Культура выращивается в колбах емкостью 750 мл при круговом перемешивании со скоростью 220-230 об/мин и при температуре 30 ± 1^oC в течение 169 ч. В результате культивирования в данной питательной среде активность флавомицина составляет 610 ед./мл.Example 1 (comparative). In this example, the producer of bambermicin (flavomycin) Streptomyces bambergiensis 16, obtained by selecting a culture for accelerated biosynthesis of this antibiotic, is used. The culture is grown in an environment having the following composition, g / l: cultured soybean flour 3.0; molasses 3.0; ammonium sulfate 1.75; sodium chloride 2.0; potassium dio-orthophosphate 1.0; potassium chloride 0.0016; the remainder is water, pH 7.5-7.0. The culture is grown in 750 ml flasks with circular stirring at a speed of 220-230 rpm and at a temperature of 30 ± 1 ^o C for 169 hours. As a result of cultivation in this nutrient medium, the activity of flavomycin is 610 units / ml.

Пример 2. Флавомицин получают так же, как в примере 1. Однако используется аквахелат кобальта. Аквахелатом является кобальт (II): пантотеновая кислота: глицин. Аквахелат кобальта (II) добавляется в среду в виде раствора для получения конечной концентрации 2,2•10^-6 г/л (в случае пантотеновой кислоты). После культивирования активность флавомицина составляет 900 ед./мл, увеличиваясь на 40% по сравнению с примером 1.Example 2. Flavomycin is prepared in the same manner as in Example 1. However, cobalt aquaheat is used. The aquahelate is cobalt (II): pantothenic acid: glycine. Cobalt (II) aquahelate is added to the medium in the form of a solution to obtain a final concentration of 2.2 • 10 ^-6 g / l (in the case of pantothenic acid). After cultivation, the activity of flavomycin is 900 units / ml, increasing by 40% compared with example 1.

Пример 3 (сравнительный). Используется продуцент витамина B₂ (рибофлавин), Ereemothecium ashbyi 19, получаемый путем отбора для ускоренного биосинтеза этого витамина. Культура выращивается при температуре 29 ± 1^oC в течение 72 ч в среде, имеющей следующий состав, г/л: мука культурной сои 25; кукурузный экстракт (сухой) 15; патока 15; сахар 5; мел 0,5; хлорид натрия 1,0; сульфат магния 0,7; остаток вода, pH 6,7-7,0. Содержание рибофлавина в среде в конце роста составляет 1340 мг/л.Example 3 (comparative). The producer of vitamin B ₂ (riboflavin), Ereemothecium ashbyi 19, obtained by selection for accelerated biosynthesis of this vitamin, is used. The culture is grown at a temperature of 29 ± 1 ^o C for 72 hours in an environment having the following composition, g / l: cultured soybean flour 25; corn extract (dry) 15; molasses 15; sugar 5; chalk 0.5; sodium chloride 1.0; magnesium sulfate 0.7; the remainder is water, pH 6.7-7.0. The content of riboflavin in the medium at the end of growth is 1340 mg / L.

Пример 4. Витамин B₂ получают так же, как в примере 3. Однако в отличие от примера 3 аквахелат магния с пантотеновой кислотой и глицином (1:1:1) используется вместо неорганической соли магния. При концентрации аквахелата магния в среде, равной 2,2•10^-6, содержание витамина B₂ в жидкости культуры увеличилось до 1782 мг/л, что привело к увеличению выхода витамина B₂ на 33% по сравнению с примером 3.Example 4. Vitamin B _{2 is} obtained in the same manner as in Example 3. However, unlike example 3, magnesium aquahelate with pantothenic acid and glycine (1: 1: 1) is used instead of the inorganic magnesium salt. When the concentration of magnesium aquahelate in the medium equal to 2.2 • 10 ^-6 , the content of vitamin B ₂ in the culture fluid increased to 1782 mg / l, which led to an increase in the yield of vitamin B ₂ by 33% compared with example 3.

Пример 5. Альфу-амилазу получают с помощью Bacillus stearothermophilus. В двенадцать колб Эрленмайера емкостью 300 мл каждая, 75 мл среды содержится в каждой колбе, вносится 1 мг приготовленной накануне вечером культуры, которая затем выращивается при температуре 50^oC, 250 об/мин в течение 3 дней. Содержимое колб далее перемешивают на центрифуге, а надосадочную жидкость замораживают при температуре -20^oC, отделяя ее от экстракта. Из надосадочной жидкости берется проба для определения общего количества белка и общего количества единиц активности фермента.Example 5. Alpha-amylase obtained using Bacillus stearothermophilus. Twelve Erlenmeyer flasks with a capacity of 300 ml each, 75 ml of medium are contained in each flask, 1 mg of the culture prepared the previous night is added, which is then grown at a temperature of 50 ^o C, 250 rpm for 3 days. The contents of the flasks are then mixed in a centrifuge, and the supernatant is frozen at a temperature of -20 ^o C, separating it from the extract. A sample is taken from the supernatant to determine the total amount of protein and the total number of units of enzyme activity.

Результаты приведены в табл.2. Согласно табл. 2 колба A - контроль; в колбу B после стерилизации среды добавляется аквахелат (стерильный); в колбе C аквахелат совместно со средой подвергается автоклавной обработке; в колбе D, в среду добавляется водный раствор всех компонентов аквахелатов, после чего среда подвергается автоклавной обработке. The results are shown in table.2. According to the table. 2 flask A - control; after sterilization of the medium, aquahealate (sterile) is added to flask B; in flask C, the aqua chelate is autoclaved together with the medium; in flask D, an aqueous solution of all components of aquahelates is added to the medium, after which the medium is autoclaved.

Концентрации среды следующие: 10 г/л Малтрин-М-040, 5 г/л Дифко Триптон, 5 г/л Экстракт Дрожжи Дифко, 2 г/л (NH₄)₂SO₄, 3,4 г/л K₂HPO₄, 1,1 г/л KH₂PO₄.The concentration of the medium is as follows: 10 g / l Maltrin-M-040, 5 g / l Difco Tryptone, 5 g / l Difco Yeast Extract, 2 g / l (NH ₄ ) ₂ SO ₄ , 3.4 g / l K ₂ HPO ₄ , 1.1 g / l KH ₂ PO ₄ .

Для колб B и C аквахелаты добавляются в среду в четырех отдельных растворах, количества соответствуют тем количествам, которые используются в 1 л среды. For flasks B and C, aquahelates are added to the medium in four separate solutions, the amounts correspond to those used in 1 liter of medium.

Раствор 1. Solution 1.

Растворите 0,25 г MgSO₄•7H₂O + 0,41 г витамина B₁ + 0,14 г лейцина в воде. Растворите 0,25 г MgSO₄•7H₂O + 0,2 г витамина B₆ + 0.1 г глицина в воде. Перемешайте.Dissolve 0.25 g MgSO ₄ • 7H ₂ O + 0.41 g vitamin B ₁ + 0.14 g leucine in water. Dissolve 0.25 g MgSO ₄ • 7H ₂ O + 0.2 g vitamin B ₆ + 0.1 g glycine in water. Shuffle.

Раствор 2. Solution 2.

Растворите 0,05 г MnSO₄•5H₂O + 0,057 г пантотеновой кислоты + 0,018 г цистеина в воде.Dissolve 0.05 g MnSO ₄ • 5H ₂ O + 0.057 g pantothenic acid + 0.018 g cysteine in water.

Раствор 3. Solution 3.

Растворите 0,011 г CuSO₄•5H₂O в воде и добавьте раствор, содержащий 0,0036 г ниацина, непрерывно перемешивая.Dissolve 0.011 g of CuSO ₄ • 5H ₂ O in water and add a solution containing 0.0036 g of niacin, stirring continuously.

Раствор 4. Solution 4.

Растворите 0,006 г CoSO₄•7H₂O в воде и добавьте раствор, содержащий 0,0054 г гистидина, непрерывно перемешивая.Dissolve 0.006 g CoSO ₄ • 7H ₂ O in water and add a solution containing 0.0054 g histidine while stirring continuously.

Пример 6. Протеазу получают, используя Bacillus subtilus путем ферментации как без применения аквахелата, так и с применением аквахелата. Серии опытов называются "регуляция" и "хелат". Результаты внесены в колонки: нормализованные титры (НТ), продуктивность (П) и скорость синтеза продукта (С), где НТ = (активность фермента во взятой пробе)/(стандартная активность при ферментации), П=НТ/(общее астрономическое время ферментации) в каждой точке и С= (разница НТ)/(разница астрономического времени ферментации) в каждой точке. Example 6. The protease is obtained using Bacillus subtilus by fermentation, both without the use of aquahelate, and with the use of aquahelat. A series of experiments are called "regulation" and "chelate". The results are listed in the columns: normalized titers (NT), productivity (P) and product synthesis rate (C), where NT = (enzyme activity in the sample taken) / (standard activity during fermentation), P = NT / (total astronomical fermentation time ) at each point and C = (NT difference) / (astronomical fermentation time difference) at each point.

Как следует из табл.3, аквахелат повышает нормализованный титр в каждой временной точке на 140%. Кроме того, аквахелат увеличивает производительность в среднем на 138% в течение всего процесса ферментации. Наконец, аквахелат увеличивает скорость синтеза продукта на 138% между 16 и 32 ч астрономического времени ферментации. As follows from table 3, aquahelat increases the normalized titer at each time point by 140%. In addition, aquaheal increases productivity by an average of 138% during the entire fermentation process. Finally, aquahelat increases the rate of product synthesis by 138% between 16 and 32 hours of astronomical fermentation time.

Claims

1. Aqua chelate containing a metal with mixed ligands, characterized in that it additionally contains a labile water molecule and a biologically active metal when using at least the first and second ligands, and the ligands and biologically active metal are used in a ratio that provides an effect on the metabolic process.

2. Aquaheat according to claim 1, characterized in that the biologically active metal is selected from the group of metals with external s, p, d and f electrons.

3. Aquaheat according to claim 2, characterized in that the biologically active metal is selected from transition metals, laptanoids and actinides.

4. The aquaheat according to claim 2, characterized in that the biologically active metal is selected from the group consisting of cesium, magnesium, indium, selenium, tellurium, iron, cobalt, manganese, copper, nickel and zinc.

5. The aquaheat according to claim 1, characterized in that the biologically active metal and the first organic ligand used in the aquaheal are selected so that they have a physiological effect, and the second organic ligand is an intermediate metabolite.

6. The aqua chelate according to claim 5, characterized in that the metal is selected from the group consisting of magnesium, manganese and zinc, the first organic ligand is selected from the group consisting of water-soluble vitamins and provitamins, and the second organic ligand is an organic acid selected from the group containing carboxylic acids, hydroxy acids and amino acids.

7. The aquaheat according to claim 6, characterized in that citric acid is used as the hydroxy acid, and the amino acid is selected from the group consisting of tryptophan, glycine, alanine, aspartic acid, glutamic acid, histidine and cystine.

8. Aquaheat according to claim 6, characterized in that the vitamin or provitamin is selected from the group consisting of para-aminobenzoic acid, nicotinic acid, pantothenic acid, biocin, thiamine pyrophosphate, vitamin B ₄ , folic acid and riboflavin.

9. Aquaheat according to claim 1, characterized in that the biologically active metal is selected from the group consisting of metals with external s, p, d and f electrons, and the first and second ligands are selected from the group consisting of phosphate, amino acids, oligopeptides, proteins, purines, pyrimidines, nucleosides, nucleotides, oligonucleotides, nucleic acids, lipids, carboxylic acids, hydroxy acids, antibiotics, hormones, coenzymes, vitamins and cofactors.

10. A method for producing an aquahealate, comprising mixing a solution containing a metal ion with solutions containing the first and second ligands, characterized in that the metal ion in the solution is coordinated with water molecules, at least one of which remains in the composition of the aqualechate after mixing with solutions ligands, moreover, those that are capable of exerting influence on metabolic processes in the composition of the aqua chelate are chosen as ligands and metal ions.

11. The method according to claim 10, characterized in that the ligands are dissolved in water before interacting with a biologically active metal ion.

12. The method according to claim 10, characterized in that after the formation of the aquaheal, water is removed from the solution.

13. The method according to p. 15, characterized in that the first organic ligand is chosen so that it has a physiological effect, and the second ligand is chosen so that it is a product of intermediate metabolism.

14. The method according to claim 10, characterized in that the metal is selected from the group consisting of metals with external s, p, d and f electrons, and the first and second ligands are selected from the group consisting of amino acids, oligopeptides, proteins, carbohydrates, purines, pyrimidines, nucleosides, nucleotides, oligonucleotides, carboxylic acids, hydroxy acids, antibiotics, coenzymes, hormones, vitamins and cofactors.

15. A method of modulating the characteristics of a cell culture, tissue culture, unicellular organism or multicellular organism, characterized by the formation of an aqueous solution of aquahealate with mixed ligands containing a biogenic metal and at least one labile water molecule and at least the first and second organic ligands selected so that influence the metabolic processes, and the interaction of the formed solution with cell culture, tissue culture, unicellular organism or multicellular organ zmom.

16. The method according to p. 15, characterized in that the solution is used ointments, creams, shampoos, hair styling products, eye drops, ear drops, elixirs, mouthwashes, lipsticks, deodorants, food products, solutions for admission through the nose, suspension, skin ointments and injection solutions.

17. The method according to clause 15, wherein the solution is a solution for growing cells.

18. The method according to p. 15, characterized in that the metal is selected from the group consisting of metals with external s, p, d and f electrons.

19. The method according to p. 18, characterized in that the metal is selected from the group consisting of transition metals, laptanoids and actinides.

20. The method according to p. 18, wherein the metal is selected from the group consisting of cesium, magnesium, calcium, indium, selenium, tellurium, iron, cobalt, manganese, copper, nickel and zinc.

21. The method according to p. 15, characterized in that the metal and the first organic ligand are selected so that they have a physiological effect, and the second organic ligand is chosen so that it is a product of intermediate metabolism.

22. The method according to p. 21, characterized in that the metal is selected from the group consisting of magnesium, manganese and zinc, the first organic ligand is selected from the group consisting of water-soluble vitamins and provitamins, and the organic acid selected from the group is used as the second organic ligand containing carboxylic acid, hydroxy acid and amino acid.

23. The method according to p. 22, characterized in that citric acid is used as hydroxy acid, and tryptophan, glycine, alanine, methionine, cystine, aspartic and glutamic acids are used as amino acids.

24. The method according to p. 22, characterized in that paraaminobenzoic acid, nicotinic acid, pantothenic acid, biotin, thiamine pyrophosphate, vitamin B ₆ , folic acid and riboflavin are used as vitamin or provitamin.

25. The method according to p. 15, characterized in that the metal is selected from the group consisting of metals with external s, p, d and f electrons, and the first and second ligands are selected from the group consisting of amino acids, oligopeptides, proteins, carbohydrates, purines, pyrimidines, nucleosides, nucleotides, oligonucleotides, nucleic acids, carboxylic acids, hydroxy acids, antibiotics, coenzymes, hormones, vitamins and cofactors.

26. The method according to clause 15, wherein the concentration of aquahealate in the solution is 0.001 - 0.000001 g / l relative to the metal.

27. A transport system for transferring metal and organic ligands to a cell membrane containing an aqueous solution of aquahealate with mixed ligands, including a biogenic metal, at least one labile water molecule and at least the first and second organic ligands, the metal and ligands being selected in this way and ratio that provides an effect on the metabolic process.

28. The system of claim 27, wherein the solution is selected from the group consisting of ointments, creams, shampoos, hair styling products, eye drops, ear drops, elixirs, mouthwashes, toothpastes, lipstick, deodorants , food products, solutions for nasal administration, suspension, skin ointments and injection solutions.

29. The system according to item 27, wherein the solution is used to grow cells.

30. The system according to item 27, wherein the first ligand used has a philological effect, and the second ligand is an intermediate metabolite.

31. The system according to item 27, wherein the metal is used, on the outer shell of which are s, p, d and f electrons.

32. The system of claim 31, wherein the metal is selected from the group consisting of transition metals, laptanoids and actinides.

33. The system of claim 31, wherein the metal is selected from the group consisting of cesium, magnesium, potassium, indium, selenium, tellurium, iron, cobalt, manganese, copper, nickel and zinc.

34. The system of claim 27, wherein the metal is selected from the group consisting of magnesium, manganese and zinc, the first organic ligand is selected from the group consisting of water-soluble vitamins and provitamins, and the second organic ligand is represented by an organic acid, which is used as a carboxylic acid acid, hydroxy acid and amino acid.

35. The system according to clause 34, wherein citric acid is used as the hydroxy acid, and the amino acid is selected from the group consisting of tryptophan, glycine, alanine, methionine, cysteine, aspartic and glutamic acids.

36. The system according to clause 34, wherein the vitamin or provitamin is selected from the group consisting of para-aminobenzoic acid, nicotinic acid, pantothenic acid, biotin, thiamine pyrophosphate, vitamin B ₆ , folic acid and riboflavin.

37. The system of claim 27, wherein the metal is selected from the group consisting of metals with external s, p, d and f electrons, and the first and second ligands are selected from the group consisting of amino acids, oligopeptides, proteins, carbohydrates, purines, pyrimidines, nucleosides, nucleotides, oligonucleotides, nucleic acids, carboxylic acids, hydroxy acids, antibiotics, coenzymes, hormones, vitamins and cofactors.

38. The system according to p. 27, characterized in that the concentration of aquahealate in the solution is 0.001 - 0.000001 g / l with respect to the metal.