RU2191604C2

RU2191604C2 - Method of biologically active substance preparing

Info

Publication number: RU2191604C2
Application number: RU2000109746/14A
Authority: RU
Inventors: Г.А. Баранов; А.И. Губанов; А.К. Зинченко; Н.И. Колодкин; Е.Н. Михальцова; С.Б. Оникиенко; М.П. Смирнова; В.В. Хухарев
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2002-10-27

Abstract

FIELD: biotechnology, biology, medicine, pharmacology. SUBSTANCE: method involves the effect of laser radiation with length wave from 9 to 11 mcm, power density in the range 0.1-1 kW/cm² on the parent substance. The latter substance presents: polysaccharides or lectins, or wine materials, or Iceland moss Cetraria islandica, or zosterol, or compounds produced by microorganisms Bacillus thuringiensis being the parent substance is used as suspension of vegetable or animal raw in water, or in vegetable oil, or in ethyl alcohol, or as natural compound solution. Water or vegetable oil, or ethyl alcohol are used as solvent. The parent substance is fed to zone of laser effect in either continuous or dropping jet in jet efflux rate in the range from 0.05 to 10 m/s. The parent substance irradiated by laser is mixed with polymerization inhibitor, in part, with ethanol that is added in the amount 10% by volume, not less. Substances obtained after laser effect are subjected for the additional chemical modification with biologically active substance, for example, antibacterial peptides, or tryptophane derivatives, or tryptophane-containing peptides, or glycopeptides. Method ensures to obtain biologically active substances from natural compounds effectively. EFFECT: improved method of preparing. 13 cl, 1 tbl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к способам получения биологически активных веществ, предназначенным для использования в биологии, медицине, фармакологии и т.д. The invention relates to methods for producing biologically active substances intended for use in biology, medicine, pharmacology, etc.

Посредством химической или физической модификации природных веществ, в частности полисахаридов и лектинов, можно достигать усиления их адаптогенных свойств и повышения специфической биологической активности. By chemical or physical modification of natural substances, in particular polysaccharides and lectins, it is possible to enhance their adaptogenic properties and increase specific biological activity.

Известен способ получения биологически активного вещества (модифицированного пектина) модификацией природного соединения (цитрусового пектина), состоящий в том, что раствор пектина подвергают следующей обработке: увеличивают рН до 10,0 с помощью NaOH (3N) в течение 30 мин и затем уменьшают рН до 3,0 с помощью НСl (3N) [Alberscheim et al, A Method for Analysis of Sugars in Plant Cell Wall Polysaccharides by Gas Liquid Chromatography. - Carbohydrate Research, 1967, 5, 340-346]. Химическая модификация цитрусового пектина приводит к появлению противоопухолевой активности, благодаря чему можно уменьшать метастазирование опухолей предстательной и молочной желез. A known method of obtaining a biologically active substance (modified pectin) by modifying a natural compound (citrus pectin), which consists in the fact that the pectin solution is subjected to the following processing: increase the pH to 10.0 with NaOH (3N) for 30 minutes and then reduce the pH to 3.0 using Hcl (3N) [Alberscheim et al, A Method for Analysis of Sugars in Plant Cell Wall Polysaccharides by Gas Liquid Chromatography. - Carbohydrate Research, 1967, 5, 340-346]. Chemical modification of citrus pectin leads to the appearance of antitumor activity, due to which it is possible to reduce the metastasis of prostate and breast tumors.

Химический метод представляется достаточно сложным, имеет большой разброс параметров выходного продукта и трудно реализуем в промышленных масштабах производства. The chemical method seems quite complicated, has a wide variation in the parameters of the output product and is difficult to implement on an industrial scale.

Известен способ активации лекарственных препаратов, в частности водного раствора бензил-пенициллина, путем воздействия низкочастотного ультразвука в кавитационной струе вблизи порога кавитации при плотности ультразвуковой энергии 0,05-2,0 Дж/мл в течение 30-300 с [патент Российской Федерации 2020961, А 61 К 41/00, опубл. 15.10.94]. Ультразвуковая модификация, осуществляемая этим способом, повышает биологическую активность водных растворов лекарственных препаратов, исключая разрушение структуры неустойчивых препаратов, типа антибиотиков, и одновременно оказывая влияние на тонкую структуру гидрофильно-гидрофобного взаимодействия молекул лекарственного препарата с растворителем. A known method of activation of drugs, in particular an aqueous solution of benzyl penicillin, by exposure to low-frequency ultrasound in a cavitation stream near the cavitation threshold at an ultrasonic energy density of 0.05-2.0 J / ml for 30-300 s [patent of the Russian Federation 2020961, A 61 K 41/00, publ. 10/15/94]. Ultrasonic modification by this method increases the biological activity of aqueous solutions of drugs, eliminating the destruction of the structure of unstable drugs, such as antibiotics, and at the same time affecting the fine structure of the hydrophilic-hydrophobic interaction of drug molecules with a solvent.

Недостатком этого способа активации является малое поглощение водным растворителем ультразвука, что требует повышенных энергозатрат при проведении процесса. Кроме того, обработка выполняется непосредственно перед введением препаратов больному, что делает доступным предложенный метод только непосредственно в клиниках, оснащенных ультразвуковой техникой и владеющих этой, совсем не распространенной в среде врачей, технологией. The disadvantage of this activation method is the low absorption of ultrasound by an aqueous solvent, which requires increased energy consumption during the process. In addition, the treatment is performed immediately before the administration of drugs to the patient, which makes the proposed method available only directly in clinics equipped with ultrasound equipment and owning this technology, which is not at all common among doctors.

Известен способ получения биологически активного вещества модификацией природного соединения, состоящий в том, что исходное вещество (карбоксиметил-хитин-глюкан) подвергают воздействию волновой энергии ультразвукового излучения с мощностью 100 Вт при частоте 25 кГц в течение 10 мин в ледяной ванне. Из исходного вещества с молекулярной массой 2,5x10⁵ была получена фракция с молекулярной массой 0,19x10⁵ [D. Chorvatovicova, E. Machova, J. Sandula, Ultrasonication: the way to achieve anti-mutagenic effect of carboxymethyl-chitin-glucan by oral administration. - Mutation Research, 1998, v. 412, n.1, p. 83-89]. Низкомолекулярные гепариноиды, полученные с помощью ультразвуковой обработки хитина, обладают антиметастатической и иммуностимулирующей активностью.A known method of producing a biologically active substance by modification of a natural compound, which consists in the fact that the starting substance (carboxymethyl-chitin-glucan) is subjected to wave energy of ultrasonic radiation with a power of 100 W at a frequency of 25 kHz for 10 min in an ice bath. From the starting material with a molecular weight of 2.5x10 ⁵ , a fraction with a molecular weight of 0.19x10 ⁵ was obtained [D. Chorvatovicova, E. Machova, J. Sandula, Ultrasonication: the way to achieve the anti-mutagenic effect of carboxymethyl-chitin-glucan by oral administration. - Mutation Research, 1998, v. 412, n.1, p. 83-89]. Low molecular weight heparinoids obtained by ultrasonic treatment of chitin have antimetastatic and immunostimulating activity.

Недостатком способа является нерациональное использование энергии при такой обработке. Это определяется тем, что для селективного расщепления больших молекул полисахаридов на меньшие по размерам, но биологически более активные соединения, чтобы исключить процессы обратной полимеризации, в обрабатываемый раствор необходимо быстро (без существенного нагрева массы раствора) вложить довольно большую энергию. Но из-за большой длины волны ультразвука невозможно быстро создавать высокие плотности энергии в малом объеме, поэтому для накопления практически значимых количеств целевого продукта приходится обрабатывать большие объемы сырья и увеличивать время воздействия. При этом растет температура реакционной смеси, скорость процессов обратной полимеризации и уменьшается выход реакции. The disadvantage of this method is the irrational use of energy in such processing. This is determined by the fact that, for the selective splitting of large polysaccharide molecules into smaller, but biologically more active compounds, in order to exclude reverse polymerization processes, it is necessary to quickly invest quite a lot of energy into the treated solution (without significant heating of the solution mass). But because of the long wavelength of ultrasound, it is impossible to quickly create high energy densities in a small volume, therefore, to accumulate practically significant amounts of the target product, it is necessary to process large volumes of raw materials and increase the exposure time. In this case, the temperature of the reaction mixture increases, the rate of reverse polymerization processes, and the reaction yield decreases.

Известен патент "Способ лечения болезней пародонта, слизистой оболочки полости рта и губ и устройство для обработки воды, масла и масляных растворов (варианты)" [патент Российской Федерации 2148422, 7 А 61 N 2/00, 5/067, А 61 К 41/00 (заявка на патент Российской Федерации 98112193, опубл. 10.04.2000)] . В этом патенте описывается способ лечения стоматологических болезней путем применения больными ванночек, самостоятельной очистки полости рта активированным маслом, масляным раствором и ряда других последовательных лечебных действий. В этом патенте активирование масла или масляного раствора предложено осуществлять лазерным излучением. Там же описано устройство для обработки воды, масла и масляных растворов, в котором лазерный световод расположен перпендикулярно внутриканальному потоку жидкости. Known patent "A method for the treatment of periodontal disease, the mucous membrane of the oral cavity and lips and a device for treating water, oil and oil solutions (options)" [patent of the Russian Federation 2148422, 7 A 61 N 2/00, 5/067, A 61 K 41 / 00 (patent application of the Russian Federation 98112193, publ. 10.04.2000)]. This patent describes a method for treating dental diseases by using a bath for patients, self-cleaning of the oral cavity with activated oil, an oil solution and a number of other sequential therapeutic actions. In this patent, the activation of an oil or oil solution is proposed to be carried out by laser radiation. A device for treating water, oil and oil solutions is also described therein, in which the laser light guide is perpendicular to the intra-channel fluid flow.

В указанном способе обрабатываются вещества, необходимые для лечения узкого круга конкретных стоматологических болезней. При этом за рамками патента остался широкий круг возможных исходных веществ для активации, которые необходимы при лечении ряда иных заболеваний - онкологических, хронических вирусных инфекций и пр., а также оптимальные параметры процесса активизации для таких веществ. In this method, the substances necessary for the treatment of a narrow circle of specific dental diseases are processed. At the same time, a wide range of possible starting materials for activation, which are necessary in the treatment of a number of other diseases — oncological, chronic viral infections, etc., as well as optimal parameters of the activation process for such substances — has remained outside the scope of the patent.

Заявляемое изобретение решает задачу эффективного получения биологически активных веществ из природных соединений. The claimed invention solves the problem of efficiently producing biologically active substances from natural compounds.

Сущность изобретения состоит в способе получения биологически активных веществ путем воздействия на исходное вещество лазерным излучением с длиной волны от 9 до 11 мкм и плотностью мощности в диапазоне 0,1-1 кВт/см². В частном случае реализации изобретения в качестве исходного вещества используют либо вещества, содержащие полисахариды или лектины, либо виноматериалы, или исландский мох Cetraria Islandica, или зостерин, или соединения, продуцируемые микроорганизмами Васillа Thuringiesis, например протоксин из супернатанта двухдневной культуры клеток Bacilla Thuringiesis. Исходное вещество может использоваться либо в виде суспензии из размельченного растительного или животного сырья в воде, или растительном масле, или этиловом спирте, либо в виде раствора природного соединения, при этом в качестве растворителя может применяться вода, или растительное масло, или этиловый спирт. Исходное вещество подают в зону лазерного воздействия либо в виде сплошной, либо капельной струи со скоростью истечения струи в пределах 0,05-10 м/с. Исходное вещество подают в зону лазерного воздействия либо в виде сплошной, либо капельной струи со скоростью истечения струи в пределах 0,05-10 м/с. Исходное вещество, облученное лазером, может смешиваться с ингибитором полимеризации, в частности этанолом, который добавляют в количестве не менее 10% по объему. Получаемые после лазерного воздействия вещества, например олигогалактизид из пектина морской травы Зостера, могут быть подвергнуты дополнительной химической модификации биологически активными соединениями, такими как антибактериальные пептиды, или производные триптофана, или триптофансодержащие пептиды, или гликопептиды.The invention consists in a method for producing biologically active substances by exposing the starting substance to laser radiation with a wavelength of 9 to 11 μm and a power density in the range of 0.1-1 kW / cm ² . In the particular case of the invention, either substances containing polysaccharides or lectins, or wine materials, or Icelandic moss Cetraria Islandica, or zosterin, or compounds produced by Vasillum Thuringiesis microorganisms, for example, protoxin from the supernatant of a two-day Bacilla Thuringiesis cell culture, are used as starting material. The starting material can be used either in the form of a suspension of crushed vegetable or animal raw materials in water, or vegetable oil, or ethyl alcohol, or as a solution of a natural compound, in which case water or vegetable oil or ethyl alcohol can be used as a solvent. The starting material is fed into the laser exposure zone either in the form of a continuous or droplet jet with a jet expiration rate in the range of 0.05-10 m / s. The starting material is fed into the laser exposure zone either in the form of a continuous or droplet jet with a jet expiration rate in the range of 0.05-10 m / s. The starting material irradiated with a laser can be mixed with a polymerization inhibitor, in particular ethanol, which is added in an amount of at least 10% by volume. Substances obtained after laser irradiation, for example oligogalactiside from Zoster’s sea grass pectin, can be further chemically modified with biologically active compounds, such as antibacterial peptides, or tryptophan derivatives, or tryptophan-containing peptides, or glycopeptides.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, состоит в повышении эффективности активации природных соединений при высокой селективности воздействия и хорошей управляемости процессом, что дает возможность создавать энергетически эффективные лазерные комплексы для получения биологически активных веществ, содержащие лазерную установку, систему подачи природного соединения в зону лазерного воздействия и систему транспортировки лазерного излучения в одну точку. Благодаря малой длине волны (9-11 мкм) лазерное излучение фокусируется до плотности мощности ~5х10⁴ Вт/см³ и более, а время взаимодействия с обрабатываемым веществом легко устанавливается менее 10^-1сек. Очевидно, что при таких условиях обработка будет выполняться без нагрева основной массы вещества. Предварительные эксперименты, выполненные сотрудниками НИИЭФА и Военно-медицинской Академии, Санкт-Петербург, выявили решающие преимущества лазерной модификации природного сырья, обусловленные большей концентрацией энергии излучения на обрабатываемом объекте, высокой селективностью воздействия и хорошей управляемостью процессом. В дополнение к чисто механическому энергетическому воздействию излучения на материал с формированием в объеме обрабатываемого материала мощных ударных волн, разрушающих длинные цепи молекул полимеров, лазерное излучение оказывает селективное воздействие на вещество. Лазерная технология позволяет также замедлять процессы обратной полимеризации образованных в результате облучения активных свободных радикалов, увеличивая, тем самым, выход целевых продуктов. Эксперименты, выполненные на установках Лазерного Центра НИИЭФА, подтвердили эффективность применения лазерного излучения для фотомодификации полисахаридов с целью придания им дополнительной биологической активности.The technical result achieved by using the invention is to increase the activation efficiency of natural compounds with high selectivity and good process control, which makes it possible to create energy-efficient laser complexes for biologically active substances containing a laser system, a system for supplying a natural compound to the laser exposure zone and a system for transporting laser radiation at one point. Due to the short wavelength (9-11 microns), the laser radiation is focused to a power density of ~ 5x10 ⁴ W / cm ³ or more, and the interaction time with the processed substance is easily set less than 10 ^-1 sec. Obviously, under such conditions, the processing will be performed without heating the bulk of the substance. Preliminary experiments performed by the employees of NIIEFA and the Military Medical Academy, St. Petersburg, revealed the decisive advantages of laser modification of natural raw materials, due to the higher concentration of radiation energy at the treated object, high selectivity of exposure and good controllability of the process. In addition to the purely mechanical energy effect of radiation on the material with the formation of powerful shock waves in the volume of the processed material, destroying the long chains of polymer molecules, laser radiation has a selective effect on the substance. Laser technology also makes it possible to slow down the processes of reverse polymerization of active free radicals formed as a result of irradiation, thereby increasing the yield of target products. The experiments performed at the NIIEFA Laser Center installations have confirmed the effectiveness of the use of laser radiation for the photomodification of polysaccharides in order to give them additional biological activity.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 в табличной форме приведены данные по изменению молекулярного состава раствора исландского мха в результате воздействия лазерного излучения. На фиг.2 и 3 представлено изменение молекулярного состава раствора исландского мха в результате обработки его лазерным излучением в виде диаграмм. На фиг.4 - в виде диаграмм приведена динамика выживаемости лабораторных животных (мышей с привитой рабдомиосаркомой) под влиянием модифицированных лазерным излучением полисахаридов из морской травы Zostera и исландского мха. The invention is illustrated by drawings, where figure 1 in tabular form shows data on changes in the molecular composition of a solution of Icelandic moss as a result of exposure to laser radiation. Figure 2 and 3 shows the change in the molecular composition of the solution of Icelandic moss as a result of processing it with laser radiation in the form of diagrams. Figure 4 - in the form of diagrams shows the dynamics of the survival of laboratory animals (mice vaccinated with rhabdomyosarcoma) under the influence of laser-modified polysaccharides from sea grass Zostera and Icelandic moss.

На фиг.5 в виде диаграмм представлена цитотоксичность NK-клеток у мышей с рабдомиосаркомой. На фиг. 6 в качестве примера практической реализации способа приведена функциональная схема комплекса для получения биологически активных веществ. Fig. 5 is a diagrammatic representation of the cytotoxicity of NK cells in mice with rhabdomyosarcoma. In FIG. 6, as an example of the practical implementation of the method, a functional diagram of the complex for producing biologically active substances is given.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Лазерное излучение с плотностью мощности в диапазоне (0,1-1) кВт/см² фокусируется на специально сформированную сплошную или капельную струю обрабатываемого материала. В качестве исходного сырья предлагается использовать вещества, содержащие полисахариды или лектины. Посредством лазерной модификации природных полисахаридов и лектинов можно достигать усиления их адаптогенных свойств и повышения специфической биологической активности. При лазерной обработке природного сырья, содержащего полисахариды, не только значительно увеличивается количество биологически активных низкомолекулярных фракций, но и появляются новые соединения, обладающие повышенной биологической активностью. Полученные в результате лазерной фотохимической деградации олигосахаридные смеси могут быть использованы для детоксикации, то есть выведения тяжелых металлов и иммунных комплексов, повышения функциональной активности макрофагов и NK-клеток, нейтрализации патогенетических эффектов эндогенных лектинов. Появление у модифицированных пектинов новых антигенных и иммуногенных свойств позволит использовать их также в процессе изготовления вакцин для иммунопрофилактики различных заболеваний, в частности брюшного тифа. В качестве сырья используются также такие природные соединения, как виноматериалы, исландский мох Cetraria Islandica, зостерин и онкотоксичные соединения, продуцируемые Васillа Thuringiesis, например протоксин из супернанта двухдневной культуры клеток Васillа Thuringiesis. Выбор этих объектов связан с наличием у них специфических биологических эффектов. Пигментсодержащие фракции мздры и проантоцианиды, экстрагированные из косточек винограда, обладают хемопротективными свойствами по отношению к свободным радикалам кислорода. В частности таблица, приведенная на фиг.1, демонстрирует изменение молекулярного состава в сторону замещения полисахаридов более низкомолекулярными олигосахаридами. Исландский мох используется в качестве противоязвенного средства при язвах желудка и двенадцатиперстной кишки. Из морской водоросли Zostera путем переработки выделяют полисахарид пектиновой природы - зостерин. Эксперименты по облучению лазерным лучом виноматериалов, исландского мха и зостерина, показали, что в результате такой обработки действительно происходит накопление представляющих практический интерес количеств низкомолекулярных олигосахаридов, обладающих повышенной биологической активностью. Противоопухолевые эффекты, проявляемые продуктами жизнедеятельности Bacilla Thuringiеsis, усиливаются, если их подвергнуть воздействию лазерного излучения и тем самым ковалентно связать имеющийся там онкотоксин с низкомолекулярным углеводным лигандом, типа галактозоамина. Исходный продукт подвергается лазерной обработке в виде суспензии из размельченного растительного и животного сырья в воде, или растительном масле, или этиловом спирте. При лазерной обработке наряду с усилением адаптогенных свойств продукта за счет фотохимической активации его компонентов, будет протекать и процесс экстракции целевых компонентов. Подвергать фотохимической модификации можно также и раствор исходного продукта в соответствующем растворителе. В настоящее время созданы лазеры, генерирующие излучение в широком диапазоне длин волн от ультрафиолета до инфракрасной области спектра, что позволяет подобрать излучение, наиболее хорошо поглощаемое применяемым растворителем, или в случае резонансной фотодиссоциации селективно воздействовать на выбранные химические связи для расщепления больших молекул на фрагменты, обладающие необходимыми свойствами. Эксперименты, проведенные авторами изобретения, показали высокую эффективность излучения СО₂-лазера (излучение в диапазоне длин волн от 9,0 мкм до 11,0 мкм) для описываемых процессов, а также тот факт, что излучение с длиной волны 1,06 мкм практически не оказывает необходимого действия, в то время, как излучение СО₂-лазера с длинами волн 9-11 мкм дает высокий выход активированного продукта. Экспериментально определен диапазон мощности лазерного излучения, наиболее эффективный для модификации исходных материалов - 0,1÷1 кВт/см².The proposed method is as follows. Laser radiation with a power density in the range of (0.1-1) kW / cm ^{2 is} focused on a specially formed solid or droplet stream of the processed material. It is proposed to use substances containing polysaccharides or lectins as a starting material. By laser modification of natural polysaccharides and lectins, one can achieve an increase in their adaptogenic properties and increase in specific biological activity. When laser processing of natural raw materials containing polysaccharides not only significantly increases the number of biologically active low molecular weight fractions, but also new compounds appear that have increased biological activity. Oligosaccharide mixtures obtained as a result of laser photochemical degradation can be used for detoxification, that is, removal of heavy metals and immune complexes, increase the functional activity of macrophages and NK cells, and neutralize the pathogenetic effects of endogenous lectins. The appearance of new antigenic and immunogenic properties in modified pectins will also make it possible to use them in the process of manufacturing vaccines for the immunoprophylaxis of various diseases, in particular typhoid. Natural compounds such as wine materials, Icelandic moss Cetraria Islandica, zosterin and oncotoxic compounds produced by Vasilla Thuringiesis, for example, protoxin from the supernant of a two-day cell culture of Vasilla Thuringiesis, are also used as raw materials. The selection of these objects is associated with the presence of specific biological effects. The pigment-containing fractions of mzra and proanthocyanides extracted from grape seeds have chemoprotective properties with respect to free oxygen radicals. In particular, the table shown in FIG. 1 shows a change in molecular composition towards the replacement of polysaccharides by lower molecular weight oligosaccharides. Icelandic moss is used as an anti-ulcer agent for stomach and duodenal ulcers. Pectin polysaccharide, zosterin, is isolated from Zostera seaweed by processing. Experiments on laser irradiation of wine materials, Icelandic moss and zosterol showed that as a result of this treatment, the accumulation of quantities of low molecular weight oligosaccharides of practical interest with increased biological activity actually accumulates. The antitumor effects exerted by Bacilla Thuringiсis vital products are enhanced if they are exposed to laser radiation and thereby covalently bind the oncotoxin therein to a low molecular weight carbohydrate ligand, such as galactosamine. The initial product is subjected to laser processing in the form of a suspension of crushed plant and animal raw materials in water, or vegetable oil, or ethyl alcohol. In laser processing, along with the enhancement of the adaptogenic properties of the product due to the photochemical activation of its components, the extraction process of the target components will also occur. A photochemical modification can also be made with a solution of the starting material in an appropriate solvent. At present, lasers have been developed that generate radiation in a wide wavelength range from ultraviolet to infrared, which makes it possible to select the radiation that is most well absorbed by the solvent used, or in the case of resonant photodissociation, selectively act on selected chemical bonds to split large molecules into fragments having necessary properties. The experiments conducted by the inventors showed a high radiation efficiency of a CO ₂ laser (radiation in the wavelength range from 9.0 μm to 11.0 μm) for the described processes, as well as the fact that radiation with a wavelength of 1.06 μm is practically does not have the necessary effect, while the radiation of a CO ₂ laser with wavelengths of 9-11 μm gives a high yield of activated product. An experimentally determined range of laser radiation power, the most effective for modifying the source materials is 0.1 ÷ 1 kW / cm ² .

На фиг.2 и 3 на примере исландского мха показана зависимость выхода модифицированного продукта от плотности мощности лазерного излучения. При плотности мощности более 1 кВт/см² наблюдается сгорание заметного количества органических веществ, что, как правило, не приемлемо. Для предотвращения процессов обратной полимеризации модифицированного соединения оно смешивается с ингибитором полимеризации. Это приводит к значительному повышению эффективности использования как энергии излучения, так и исходного природного соединения. В качестве ингибитора полимеризации предлагается этанол (этиловый спирт), хорошо сочетающийся с большинством лекарственных препаратов и являющийся для них консервантом, ингибирующее действие которого при деполимеризации полисахаридов экспериментально подтверждено авторами. Экспериментально определено минимально необходимое количество этанола - 10% по объему. Установлено, что этиловый спирт предотвращает полимеризацию олигосахаридов, полученных путем лазерной фотомодификации полисахаридов из исландского мха и морской травы Зостеры. В контрольных исследованиях содержание низкомолекулярных фракций (20-40 КДа) через час после лазерной модификации исходного сырья уменьшалось в 4,8-5,6 раза (с 26,8+2,6% до 5,4+1,8%) вследствие свободнорадикальной их полимеризации. Добавление 40% раствора этилового спирта в объемной пропорции от 1:100 до 1:10 к исходному сырью прямо пропорционально уменьшало или полностью предотвращало полимеризацию продуктов - низкомолекулярных олигосахаридов, полученных путем лазерной модификации исходного сырья. Механизм этой реакции - нейтрализация, "тушение" свободных радикалов. Подобным, но менее выраженным эффектом обладали другие антиоксиданты - эномеланины из мздры винограда и полифенолы из экстракта зеленого чая. Добавление антиоксидантов и нейтрализаторов свободных радикалов способствует уменьшению содержания целевых соединений в конечном продукте, полученном при лазерной модификации исходного сырья.Figure 2 and 3 on the example of Icelandic moss shows the dependence of the yield of the modified product on the power density of the laser radiation. At a power density of more than 1 kW / cm ² , a noticeable amount of organic matter is burned, which, as a rule, is not acceptable. To prevent the reverse polymerization of the modified compound, it is mixed with a polymerization inhibitor. This leads to a significant increase in the efficiency of using both radiation energy and the original natural compound. Ethanol (ethanol) is proposed as a polymerization inhibitor, which combines well with most drugs and is a preservative for them, the inhibitory effect of which upon the depolymerization of polysaccharides is experimentally confirmed by the authors. The minimum required amount of ethanol was experimentally determined - 10% by volume. Ethanol has been found to prevent the polymerization of oligosaccharides obtained by laser photomodification of polysaccharides from Icelandic moss and Zoster’s sea grass. In control studies, the content of low molecular fractions (20-40 KDa) an hour after laser modification of the feedstock decreased by 4.8-5.6 times (from 26.8 + 2.6% to 5.4 + 1.8%) due to their free radical polymerization. The addition of a 40% solution of ethyl alcohol in a volume ratio of 1: 100 to 1:10 to the feedstock directly proportionally reduced or completely prevented the polymerization of products — low molecular weight oligosaccharides obtained by laser modification of the feedstock. The mechanism of this reaction is neutralization, "quenching" of free radicals. A similar, but less pronounced effect was exerted by other antioxidants - enomelananins from the grains of the grape and polyphenols from the extract of green tea. The addition of antioxidants and free radical neutralizers helps to reduce the content of the target compounds in the final product obtained by laser modification of the feedstock.

С целью придания дополнительной биологической активности веществам, полученным в результате лазерной обработки, производится их дополнительная химическая модификация биологически активными соединениями. Химическая модификация облученных смесей биологически активными веществами приводит к потенцирующему эффекту в результате рецепторопосредованной адгезии на клетках-мишенях этих биологически активных веществ с последующей реализацией их специфического эффекта. В качестве соединений для вторичной модификации облученных смесей предлагаются антибактериальные пептиды, производные триптофана или триптофансодержащие пептиды и гликопептиды. Предлагается ковалентно связать молекулу антибактериального пептида с соответствующими реакционно+= способными группами олигосахаридной смеси, полученной в результате облучения, создав, таким образом, соединение с усиленным биологическим эффектом, а также ковалентно связать с полученными олигосахаридами некоторые производные триптофана или содержащие его пептиды и гликопептиды. За счет ароматического характера индольного кольца триптофана, выражающегося в способности реализовывать электронные π-π взаимодействия между регулирующими молекулами, участвующими в физиологических процессах, наличие в молекуле биологически активного соединения остатка триптофана или его метаболитов увеличивает ее сродство к соответствующим рецепторам и усиливает ее специфическую активность. Влияние сахаридов, модифицированных лазерным излучением, на мышей с привитой рабдомиосаркомой прослеживается на трех кривых, приведенных на фиг.4. В контрольной группе из 25 особей (группа 1) животные получали лишь обычную пищу и питье. В дополнение к этому животные из группы 2 (также из 25 особей) получали с питьевой водой 5%-ный раствор модифицированных излучением СО₂-лазера полисахаридов из морской травы Zostera, а животные из группы 3 (также из 25 особей) получали с питьевой водой 5%-ный раствор модифицированных излучением СО₂-лазера полисахаридов из исландского мха Cеtraha Islandica. Кривая 1 показывает среднюю продолжительность жизни в контрольгой группе (группе 1), кривая 2 - среднюю продолжительность жизни в группе 2, кривая 3 - среднюю продолжительность жизни в группе 3. Видно, что как раствор модифицированных излучением СО₂-лазера полисахаридов из морской травы Zostera, так и раствор модифицированных излучением СО₂-лазера полисахаридов из исландского мха, оказывают существенное положительное влияние на выживаемость животных. В отличие от исходного сырья - полисахаридов низкомолекулярные продукты их лазерной модификации легко проникают через слизистые барьеры желудочно-кишечного тракта и оказывают иммуностимулирующее действие путем активации функциональной активности Т-лимфоцитов-натуральных киллеров), моноцитов и макрофагов, что иллюстрируется кривыми (фиг.5), где в группу 1 выделено воздействие на мышей 5%-ного раствора полисахаридов из морской травы Зостера, модифицированных лазерным излучением, а в группу 2 - воздействие 5%-ного раствора полисахаридов из морской травы Зостера, модифицированных лазерным излучением, а в группу 2 - мыши, получавшие с питьевой водой 5% раствора полисахаридов из Исландского мха, модифицированных лазерным излучением, при их приеме с питьевой водой.In order to give additional biological activity to substances obtained as a result of laser processing, they are additionally modified by biologically active compounds. Chemical modification of irradiated mixtures with biologically active substances leads to a potentiating effect as a result of receptor-mediated adhesion on target cells of these biologically active substances with the subsequent realization of their specific effect. Antibacterial peptides, tryptophan derivatives or tryptophan-containing peptides and glycopeptides are proposed as compounds for the secondary modification of irradiated mixtures. It is proposed to covalently bind a molecule of the antibacterial peptide with the corresponding reactive + = capable groups of the oligosaccharide mixture obtained by irradiation, thus creating a compound with enhanced biological effect, as well as covalently bind some tryptophan derivatives or peptides and glycopeptides containing it with oligosaccharides obtained. Due to the aromatic nature of the indole ring of tryptophan, expressed in the ability to realize electronic π-π interactions between regulatory molecules involved in physiological processes, the presence of a tryptophan residue or its metabolites in a molecule increases its affinity for the corresponding receptors and enhances its specific activity. The effect of laser-modified saccharides on rhabdomyosarcoma grafted mice can be seen in the three curves shown in FIG. 4. In the control group of 25 individuals (group 1), animals received only ordinary food and drink. In addition, the animals of group 2 (also 25 animals) received drinking water with 5% solution of modified emission CO ₂ laser polysaccharides from sea grass Zostera, and the animals of group 3 (also 25 animals) received drinking water 5% solution of radiation-modified CO ₂ laser polysaccharides from Icelandic moss Ceraha Islandica. Curve 1 shows the average life expectancy in the control group (group 1), curve 2 shows the average life expectancy in group 2, curve 3 shows the average life expectancy in group 3. It can be seen that, as a solution of polysaccharides from the sea grass Zostera modified with a CO ₂ laser radiation and the solution of polysaccharide modified from the Icelandic moss modified by the CO ₂ laser radiation have a significant positive effect on the survival of animals. Unlike the raw materials - polysaccharides, low molecular weight products of their laser modification easily penetrate the mucous barriers of the gastrointestinal tract and have an immunostimulating effect by activating the functional activity of T-lymphocytes-natural killers), monocytes and macrophages, as illustrated by the curves (Fig. 5), where in group 1 the effect on mice of a 5% solution of polysaccharides from Zoster’s sea grass modified with laser radiation was isolated, and in group 2, the effect of a 5% solution of polysaccharides from Orskaya grass Zoster modified laser radiation, and in Group 2 - mice treated with drinking water, a 5% solution of polysaccharides from Icelandic moss, modified by the laser radiation, when administered in drinking water.

В примере реализации способа (фиг. 6) выходящий из СО₂-лазера 1 луч транспортируется к фокусирующему устройству 2, которое фокусирует его на текущей в поперечном направлении струе обрабатываемого материала в пятно с плотностью мощности в диапазоне (0,1-1) кВт/м². Для контроля за процессом часть излучения (до 10%-ной мощности) с помощью плоскопараллельной пластинки 3 ответвляется на датчик мощности излучения 4. В устройстве формирования струи 5 с помощью профилированного сопла-конфузора создаются необходимые параметры (диаметр - 1,5 мм и скорость истечения - 2 м/с) сплошной струи водно-спиртового раствора экстракта исландского мха (10% массовых этанола и 5% массовых экстракта исландского мха). В зоне взаимодействия 6 происходит лазерная фотохимическая модификация исходного вещества, и оно поступает в сборник 7. Для визуального контроля за процессом взаимодействия луч Hе-Ne лазера 8, сформированный коллиматором 9, проецируется на экран 10. Массовый состав веществ анализируется методами жидкостной хроматографии, а биологические испытания выполняются на подопытных животных.In an example implementation of the method (Fig. 6), a beam emerging from a CO ₂ laser 1 is transported to a focusing device 2, which focuses it on a stream of material being processed in the transverse direction into a spot with a power density in the range of (0.1-1) kW / m ² . To control the process, part of the radiation (up to 10% power) using a plane-parallel plate 3 branches to the radiation power sensor 4. In the jet forming device 5, the necessary parameters are created using a profiled nozzle-confuser (diameter - 1.5 mm and flow rate - 2 m / s) a continuous stream of a water-alcohol solution of an extract of Icelandic moss (10% by weight of ethanol and 5% of a mass extract of Icelandic moss). In the interaction zone 6, a laser photochemical modification of the initial substance occurs, and it enters the collection 7. For visual monitoring of the interaction process, the He-Ne laser beam 8 formed by the collimator 9 is projected onto the screen 10. The mass composition of the substances is analyzed by liquid chromatography, and biological tests are performed on experimental animals.

Claims

1. A method of producing biologically active substances by exposing the starting substance to laser radiation, characterized in that the laser radiation has a wavelength of from 9 to 11 μm, a power density in the range of 0.1-1 kW / cm ² .

2. The method according to claim 1, characterized in that as the starting substance use substances containing polysaccharides or lectins.

3. The method according to claim 1, characterized in that the starting material used is wine materials, or Icelandic moss Cetraria Islandica, or zosterin, or compounds produced by Bacilla Thuringiesis microorganisms.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the starting material is a suspension of crushed vegetable or animal raw materials in water or vegetable oil, or ethyl alcohol.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the starting material is a solution of a natural compound.

6. The method according to claim 5, characterized in that the solvent is water or vegetable oil, or ethyl alcohol.

7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the starting material is supplied to the laser exposure zone in the form of a continuous or droplet stream.

8. The method according to claim 7, characterized in that the flow velocity is from 0.05 to 10 m / s.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the starting material subjected to laser irradiation is mixed with a polymerization inhibitor.

10. The method according to claim 9, characterized in that ethanol is used as an inhibitor.

11. The method according to claim 10, characterized in that ethanol is added in an amount of at least 10% by volume.

12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the substances obtained as a result of laser irradiation are subjected to additional chemical modification with biologically active compounds.

13. The method according to p. 12, characterized in that the additional chemical modification is carried out by antibacterial peptides or tryptophan derivatives, or tryptophan-containing peptides, or glycopeptides.