RU2542411C1 - Conjugate of nanodiamond with pyrophosphatase and method of obtaining thereof - Google Patents
Conjugate of nanodiamond with pyrophosphatase and method of obtaining thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2542411C1 RU2542411C1 RU2013158051/15A RU2013158051A RU2542411C1 RU 2542411 C1 RU2542411 C1 RU 2542411C1 RU 2013158051/15 A RU2013158051/15 A RU 2013158051/15A RU 2013158051 A RU2013158051 A RU 2013158051A RU 2542411 C1 RU2542411 C1 RU 2542411C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pyrophosphatase
- nanodiamond
- conjugate
- activity
- immobilized
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области фармации и медицины, конкретно, к фармацевтической нанотехнологии ферментов и касается конъюгата наноалмаза с пирофосфатазой для доставки фермента в организм, а также способа получения этого конъюгата и его варианта.The invention relates to the field of pharmacy and medicine, in particular, to pharmaceutical nanotechnology of enzymes, and relates to a conjugate of nanodiamond with pyrophosphatase for delivery of the enzyme to the body, as well as to a method for producing this conjugate and its variant.
Проблема лечения пирофосфатной артропатии (общее название псевдоподагра) на протяжении многих лет является чрезвычайно актуальной в медицине. Заболевание относится к группе микрокристаллических артритов, характеризуется множественным обызвествлением суставных и околосуставных тканей, главным образом, суставного хряща (хондрокальциноз) вследствие отложения в них микрокристаллов пирофосфата кальция. Болезнь часто развивается у лиц старше 55 лет и одинаково встречается как у мужчин, так и у женщин; ей подвержено 5% населения Земли, а в возрасте от 70 лет - до 27% и сопровождается острыми болезненными приступами [1]. Характерное острое воспаление обусловлено ответом нейтрофилов, реагирующих на кристаллы пирофосфата кальция [2].The problem of treating pyrophosphate arthropathy (the common name for pseudogout) for many years has been extremely relevant in medicine. The disease belongs to the group of microcrystalline arthritis, characterized by multiple calcification of articular and periarticular tissues, mainly articular cartilage (chondrocalcinosis) due to the deposition of microcrystals of calcium pyrophosphate in them. The disease often develops in people over 55 years of age and is equally found in both men and women; 5% of the Earth’s population is exposed to it, and up to 27% at the age of 70 years and is accompanied by acute painful attacks [1]. Characteristic acute inflammation is due to the response of neutrophils that respond to calcium pyrophosphate crystals [2].
Одной из наиболее значимых причин возникновения пирофосфатной артропатии является нарушение продукции ферментов, отвечающих за синтез и/или транспорт анионов пирофосфата P2O7 2- в межклеточный матрикс, например, гиперпродукция транспортного белка ANK или увеличение активности пирофосфат-продуцирующих ферментов NPP (нуклеотидилпирофосфорилаз) [3].One of the most significant causes of pyrophosphate arthropathy is a violation of the production of enzymes responsible for the synthesis and / or transport of P 2 O 7 2- pyrophosphate anions into the intercellular matrix, for example, overproduction of the ANK transport protein or an increase in the activity of pyrophosphate-producing NPP enzymes (nucleotidyl pyrophosphorylases) [ 3].
Специфических средств лечения псевдоподагры до настоящего времени не существует. Лечение сопутствующих заболеваний, таких как гемохроматоз, гиперпаратиреоз и гипотиреоз не приводит к рассасыванию кристаллов пирофосфата кальция, в редких случаях отмечают сокращение числа приступов. В медицинской практике для терапии пирофосфатной артропатии пытаются использовать препараты для лечения подагры, которые при пирофосфатной артропатии только облегчают боль [4].There are no specific treatments for pseudogout to date. Treatment of concomitant diseases such as hemochromatosis, hyperparathyroidism and hypothyroidism does not lead to resorption of calcium pyrophosphate crystals, in rare cases, a decrease in the number of seizures is noted. In medical practice, for the treatment of pyrophosphate arthropathy, they try to use drugs for the treatment of gout, which with pyrophosphate arthropathy only relieve pain [4].
Известно применение добавок ионов магния, в том числе карбоната магния, в качестве профилактического средства для уменьшения частоты острых приступов пирофосфатной артропатии [5-6]. При этом изменений биохимических показателей и изменения состава синовиальной жидкости зафиксировано не было и показано лишь незначительное улучшение состояния больных. Результаты исследований на практике не используются.It is known to use additives of magnesium ions, including magnesium carbonate, as a prophylactic to reduce the frequency of acute attacks of pyrophosphate arthropathy [5-6]. In this case, changes in biochemical parameters and changes in the composition of the synovial fluid were not recorded and only a slight improvement in the condition of patients was shown. Research results are not used in practice.
Известно применение в клинике для лечения острой псевдоподагры и эпизодического воспалительного артрита противовоспалительных препаратов, в том числе нестероидных противовоспалительных препаратов, кортикостероидов и колхицина. Нестероидные противовоспалительные препараты являются основными в лечении заболевания, снижая частоту приступов. В то же время они неспособны изменить динамику течения болезни, недостаточно эффективны и противопоказаны для отдельных групп больных [7]. Кортикостероиды значительно облегчают симптоматику при применении внутрисуставных инъекций, однако после применения умеренной или высокой доз также проявляют серьезные побочные реакции, такие как гипертензия, гипергликемия, задержка жидкости и нервно-психические изменения [7]. Колхицин полезен при рецидивирующей псевдоподагре и в низких дозах для предотвращения кризисов [8], но при этом часто оказывается неэффективным и вызывает множество побочных эффектов: понос, угнетение костного мозга, невропатию, миопатию, кожную сыпь, подобную токсическому эпидермальному некролизу, и обратимую азооспермию [7].The use of anti-inflammatory drugs, including non-steroidal anti-inflammatory drugs, corticosteroids and colchicine, is known in the clinic for the treatment of acute pseudogout and episodic inflammatory arthritis. Nonsteroidal anti-inflammatory drugs are essential in treating the disease, reducing the frequency of seizures. At the same time, they are unable to change the dynamics of the course of the disease, are not effective enough and are contraindicated for certain groups of patients [7]. Corticosteroids significantly alleviate the symptoms when using intra-articular injections, however, after applying moderate or high doses, they also show serious adverse reactions, such as hypertension, hyperglycemia, fluid retention and neuropsychic changes [7]. Colchicine is useful in relapsing pseudogout and in low doses to prevent crises [8], but it is often ineffective and causes many side effects: diarrhea, bone marrow depression, neuropathy, myopathy, skin rash similar to toxic epidermal necrolysis, and reversible azoospermia [ 7].
Известна способность лекарственного препарата пробенецида подавлять рост кристаллов пирофосфата кальция in vitro [9]. Однако он вызывает серьезные побочные эффекты: анорексию, крапивницу, некроз печени, нефротический синдром, лейкопению и др. Изучение влияния препарата пробенецида на кристаллы пирофосфата кальция в организме человека не проводилось [10].The ability of a probenecid drug to inhibit the growth of calcium pyrophosphate crystals in vitro is known [9]. However, it causes serious side effects: anorexia, urticaria, liver necrosis, nephrotic syndrome, leukopenia, etc. A study of the effect of probenecid on calcium pyrophosphate crystals in the human body has not been conducted [10].
Известно применение фосфоцитрата для подавления роста кристаллов пирофосфата кальция in vivo [11-12]. Фосфоцитрат является интрацеллзолярным регулятором кальцификации и способен блокировать патологическую кальцификацию [13]. При этом его функционирование на моделях in vivo не изучено, а данные о токсичности фосфоцитрата и безопасности его применения отсутствуют [10].It is known to use phosphocytrate to inhibit the growth of crystals of calcium pyrophosphate in vivo [11-12]. Phosphocytrate is an intracellzolar regulator of calcification and is capable of blocking pathological calcification [13]. Moreover, its functioning on in vivo models has not been studied, and there are no data on the toxicity of phosphocyrate and the safety of its use [10].
Известно использование препаратов метотрексата и анакинры, воздействующих на инфламмасому, для подавления иммунитета и облегчения болей. Метотрексат способен уменьшать частоту и интенсивность повторяющихся приступов псевдоподагры [14], а также быть альтернативным лекарственным средством в профилактике гемохроматоз-связанной артропатии. Однако при этом у пациентов повышается риск проявления побочных эффектов, приводящих к заболеваниям печени [8]. Действие анакинры связано с антагонизмом рецептора интерлейкина 1, оказывающего провоспалительное действие при псевдоподагре [15]. Однако препарат борется лишь с симптомами болезни. Кроме того, анакинра обладает иммунодепрессивным эффектом и высокой себестоимостью, что затрудняет ее использование в медицинской практике [8].It is known to use methotrexate and anakinra drugs that affect the inflammasome to suppress immunity and relieve pain. Methotrexate can reduce the frequency and intensity of recurring bouts of pseudogout [14], as well as be an alternative drug in the prevention of hemochromatosis-associated arthropathy. However, at the same time, patients have an increased risk of side effects leading to liver diseases [8]. The action of anakinra is associated with the antagonism of the
Вышеперечисленные препараты и вещества можно разделить на две группы. Первая группа - не влияющие на рост кристаллов пирофосфата кальция и снимающие только болевые симптомы. Вторая группа - ингибирующие рост кристаллов пирофосфата кальция, но не снижающие концентрацию этого вещества. При этом используемые вещества и препараты имеют ряд серьезных побочных эффектов, что до сих пор не привело к их внедрению в медицинскую практику.The above drugs and substances can be divided into two groups. The first group - do not affect the growth of crystals of calcium pyrophosphate and relieve only pain symptoms. The second group - inhibiting the growth of crystals of calcium pyrophosphate, but not reducing the concentration of this substance. At the same time, the substances and preparations used have a number of serious side effects, which so far has not led to their introduction into medical practice.
Поэтому поиск и разработка новых высокоэффективных и малотоксичных средств для лечения пирофосфатной артропатии является важной и крайне актуальной медицинской и социально-значимой задачей.Therefore, the search and development of new highly effective and low-toxic agents for the treatment of pyrophosphate arthropathy is an important and extremely relevant medical and socially significant task.
Новым перспективным направлением терапии этого заболевания может стать введение в ткани организма экзогенной пирофосфатазы - внутриклеточного фермента, катализирующего гидролиз пирофосфата до фосфата. Это могло бы позволить труднорастворимый пирофосфат кальция перевести в более растворимый фосфат кальция и, тем самым, напрямую уменьшить отложение солей пирофосфата кальция при пирофосфатной артропатии.The introduction of exogenous pyrophosphatase, an intracellular enzyme that catalyzes the hydrolysis of pyrophosphate to phosphate, can become a new promising area of therapy for this disease. This could allow the poorly soluble calcium pyrophosphate to be converted to more soluble calcium phosphate and, thus, directly reduce the deposition of calcium pyrophosphate salts during pyrophosphate arthropathy.
Пирофосфатаза - это магний-зависимый фермент, представляющий из себя глобулярный белок и состоящий из нескольких идентичных субъединиц, имеющих активный центр [16].Pyrophosphatase is a magnesium-dependent enzyme, which is a globular protein and consists of several identical subunits with an active center [16].
Однако при введении пирофосфатазы в пораженные ткани происходит быстрая инактивация фермента протеазами и его дальнейшее выведение из организма. Это связано с антигенностью экзогенновводимых ферментов, в частности, пирофосфатазы и невозможностью создания высокой локальной концентрации препарата без повышения его общей концентрации.However, with the introduction of pyrophosphatase into the affected tissues, the enzyme is rapidly inactivated by proteases and then removed from the body. This is due to the antigenicity of exogenously administered enzymes, in particular pyrophosphatase and the inability to create a high local concentration of the drug without increasing its total concentration.
Известно также, что углеродные наночастицы детонационного наноалмаза имеют функционализированную поверхность, пригодную для ковалентной прививки ферментов, являются нетоксичными и биосовместимы с организмом [17].It is also known that carbon nanoparticles of detonation nanodiamonds have a functionalized surface suitable for covalent inoculation of enzymes, are non-toxic, and biocompatible with the body [17].
Известно применение наноалмаза для иммобилизации ряда веществ белковой природы, в том числе ферментов, для применения в медицине и биологии как носителя в системах доставки лекарственных веществ, биосенсоров, для адсорбционного обнаружения биологически активных веществ, люминесцентных маркеров для изучения клеточных взаимодействий и т.д. [18].It is known to use nanodiamonds to immobilize a number of substances of a protein nature, including enzymes, for use in medicine and biology as a carrier in drug delivery systems, biosensors, for the adsorption detection of biologically active substances, luminescent markers for studying cellular interactions, etc. [eighteen].
Известна ковалентная прививка лошадиного цитохрома С на наноалмаз, покрытый поли-L-лизином. В работе был сделан вывод о том, что наноалмаз является прекрасным материалом для сохранения стабильности веществ белковой природы [19].Known covalent vaccination of equine cytochrome C on a nanodiamond coated with poly-L-lysine. It was concluded that nanodiamonds are an excellent material for maintaining the stability of substances of protein nature [19].
Известен конъюгат наноалмаза с трансферрином для рецептор-опосредованного нацеливания на раковые клетки для биомедицинского применения [20]. В работе указывается, что, проникая в клетки, конъюгат наноалмаза с трансферрином может иметь более направленное действие по сравнению с нативным трансферрином.Known conjugate of nanodiamonds with transferrin for receptor-mediated targeting of cancer cells for biomedical use [20]. The work indicates that, penetrating into the cells, the conjugate of a nanodiamond with transferrin can have a more directed effect compared to native transferrin.
Известно, что связывание трипсина и аспарагинамидазы F с наноалмазом приводит к повышению их термической и химической устойчивости [21].The binding of trypsin and asparaginamidase F with nanodiamonds is known to increase their thermal and chemical stability [21].
Иммобилизация фермента пирофосфатазы на наноалмазах в патентной и научной литературе не описано.Immobilization of the pyrophosphatase enzyme on nanodiamonds is not described in the patent and scientific literature.
Задачей настоящего изобретения является разработка средства на основе пирофосфатазы, обладающего повышенной стабильностью.An object of the present invention is to provide a pyrophosphatase-based agent with enhanced stability.
В соответствии с изобретением описывается конъюгат наноалмаза с пирофосфатазой, представляющий собой частицы наноалмаза размером 2-10 нм с иммобилизованной на них посредством линкера, содержащего амидные- или амино- и амидные группы, пирофосфатазой, при содержании пирофосфатазы 0,1-1 мг на 1 мг наноалмаза и удельной активностью пирофосфатазы до 95±5% от активности нативной пирофосфатазы.In accordance with the invention, a conjugate of nanodiamond with pyrophosphatase is described, which is particles of nanodiamonds 2-10 nm in size with pyrophosphatase immobilized on them by a linker containing amide or amino and amide groups, with a pyrophosphatase content of 0.1-1 mg per 1 mg nanodiamond and specific pyrophosphatase activity up to 95 ± 5% of the activity of native pyrophosphatase.
В качестве линкера может быть использован глутаровый альдегид и/или гексаметилендиамин. Линкер преимущественно представляет собой NH-C(O)-(CH2)2-C(O)- или -NH(CH2)6-NH-C(O)-(CH2)2-C(O)-.As the linker, glutaraldehyde and / or hexamethylenediamine can be used. The linker is predominantly NH — C (O) - (CH 2 ) 2 —C (O) - or —NH (CH 2 ) 6 —NH — C (O) - (CH 2 ) 2 —C (O) -.
Описывается также способ получения конъюгата наноалмаза с пирофосфатазой, характеризующийся тем, что наноалмаз с привитым гексаметилендиамином или аминированный аммиаком наноалмаз с размером частиц 2-10 нм растворяют в воде с образованием суспензии и последовательно добавляют водный буферный раствор HEPES гидроксиэтил-пиперазин-N-2-этансульфокислота) с pH 7-8, хлорид магния, фторид натрия, пирофосфат натрия, пирофосфатазу и глутаровый альдегид с последующим выдерживанием полученной смеси в течение 0,5-12 ч, центрифугированием, промывкой водным буферным раствором Tris-HCl с pH 7-8 и сушкой.Also described is a method for producing a nanodiamond conjugate with pyrophosphatase, characterized in that the nanodiamond with a grafted hexamethylenediamine or ammonia-aminated nanodiamonds with a particle size of 2-10 nm are dissolved in water to form a suspension, and an aqueous buffer of HEPES hydroxyethyl piperazine-N-2-nitric acid is added sequentially. ) with a pH of 7-8, magnesium chloride, sodium fluoride, sodium pyrophosphate, pyrophosphatase and glutaraldehyde, followed by maintaining the mixture for 0.5-12 hours, centrifugation, washing with water buffer Tris-HCl to pH 7-8 and drying.
Процесс ведут при весовом соотношении пирофосфатаза: наноалмаз с привитым гексаметилендиамином или аминированный наноалмаз: глутаровый альдегид 1:1-10:5-50, соответственно.The process is carried out at a weight ratio of pyrophosphatase: nanodiamonds with grafted hexamethylenediamine or aminated nanodiamonds: glutaraldehyde 1: 1-10: 5-50, respectively.
Способ получения описываемого конъюгата заключается в иммобилизации на наноалмазе пирофосфатазы путем ковалентного связывания пирофосфатазы с первичной аминогруппой линкера, привитого на поверхность наноалмаза.A method of obtaining the described conjugate consists in immobilizing pyrophosphatase on a nanodiamond by covalently linking pyrophosphatase to the primary amino group of the linker grafted onto the surface of the nanodiamond.
Более подробно способ заключается в следующем. Для получения наноалмаза, содержащего первичные аминогруппы, его отжигают в токе газообразного водорода при температуре 500-1200°C в течение 1-8 ч, затем подвергают жидкофазному хлорированию молекулярным хлором при фотохимическом воздействии видимым светом при температуре 50-70°C в течение 36-60 ч с последующей промывкой четыреххлористым углеродом, центрифугированием и сушкой под вакуумом. Модифицированный хлором наноалмаз суспензируют в абсолютированном спирте, добавляют гексаметилендиамин и в присутствии реактива Хунига кипятят в течение 24 ч с последующей промывкой абсолютированным спиртом и сушкой под вакуумом. Полученный наноалмаз с привитым гексаметилендиамином (содержащим первичные аминогруппы) растворяют в воде с образованием суспензии и последовательно добавляют буферный раствор HEPES с pH 7-8, хлорид магния до концентрации 2 мМ, фторид натрия до концентрации 10 мМ, пирофосфат натрия до концентрации 100 мкМ, пирофосфатазу до концентрации 0,1-1 мг/мл и глутаровый альдегид до концентрации 50-500 мкМ и выдерживают полученную смесь в течение от 30 мин до 12 ч с последующим центрифугированием, промывкой буферным раствором Tris-HCl с pH 7-8, повторным центрифугированием суспензии, декантацией надосадочного раствора и сушкой.In more detail, the method is as follows. To obtain a nanodiamond containing primary amino groups, it is annealed in a stream of hydrogen gas at a temperature of 500-1200 ° C for 1-8 hours, then subjected to liquid-phase chlorination with molecular chlorine under photochemical exposure to visible light at a temperature of 50-70 ° C for 36- 60 hours, followed by washing with carbon tetrachloride, centrifugation and drying under vacuum. Chlorine-modified nanodiamonds are suspended in absolute alcohol, hexamethylenediamine is added, and in the presence of the Hunig reagent, they are boiled for 24 hours, followed by washing with absolute alcohol and drying under vacuum. The obtained nanodiamond with grafted hexamethylenediamine (containing primary amino groups) is dissolved in water to form a suspension and HEPES buffer solution with a pH of 7-8, magnesium chloride to a concentration of 2 mM, sodium fluoride to a concentration of 10 mM, sodium pyrophosphate to a concentration of 100 μM, pyrophosphatase are successively added. to a concentration of 0.1-1 mg / ml and glutaraldehyde to a concentration of 50-500 μM and the resulting mixture is kept for 30 minutes to 12 hours, followed by centrifugation, washing with Tris-HCl buffer solution at pH 7-8, and centrifugation again iem slurry by decanting the supernatant solution and drying.
Вариант описываемого способа получения иммобилизованной пирофосфатазы отличается подготовкой наноалмаза, содержащего первичные аминогруппы, и отсутствием дополнительного линкера между наноалмазом и ферментом. Для этого модифицированный хлором наноалмаз, полученный описанным выше способом, подвергают аминированию в токе газообразного аммиака при температуре 400-500°C в течение 2-4 ч. Полученный аминированный наноалмаз (содержащий первичные аминогруппы) химически связывают непосредственно с пирофосфатазой аналогично способу, описанному выше.A variant of the described method for producing immobilized pyrophosphatase is distinguished by the preparation of a nanodiamond containing primary amino groups and the absence of an additional linker between the nanodiamond and the enzyme. For this, a chlorine-modified nanodiamond obtained by the method described above is subjected to amination in a stream of ammonia gas at a temperature of 400-500 ° C for 2-4 hours. The obtained aminated nanodiamond (containing primary amino groups) is chemically coupled directly with pyrophosphatase in the same way as described above.
На Фиг.1 приведен ИК-спектр конъюгата иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы в диапазоне 1800-400 см-1. На спектре присутствуют две полосы средней интенсивности с максимумами при 1660-1630 и 1560-1510 см-1 и слабые сигналы с максимумами при 1458, 1184 см-1, а также две широкие полосы от 1320 до 900 см-1 и от 870 до 400 см-1.Figure 1 shows the IR spectrum of the conjugate immobilized on a nanodiamond pyrophosphatase in the range of 1800-400 cm -1 . The spectrum contains two bands of medium intensity with maximums at 1660-1630 and 1560-1510 cm -1 and weak signals with maximums at 1458, 1184 cm -1 , as well as two wide bands from 1320 to 900 cm -1 and from 870 to 400 cm -1 .
ИК-спектры регистрировали на приборе FTIRS IR200 Thermonicolet с разрешением 2 см-1, количество сканов 100. Для анализа навески смешивали с порошком KBr и прессовали в таблетку.IR spectra were recorded on a FTIRS IR200 Thermonicolet instrument with a resolution of 2 cm -1 , the number of scans was 100. For analysis, weighed samples were mixed with KBr powder and pressed into a tablet.
Оценку количества фермента при его иммобилизации на наноалмазе определяли по разности концентрации фермента в растворе до и после иммобилизации.An estimate of the amount of the enzyme during its immobilization on the nanodiamond was determined by the difference in the concentration of the enzyme in the solution before and after immobilization.
Концентрацию пирофосфатазы в растворе определяли на спектрофотометре Ultrospec 3000 (Pharmacia Biotech, Швеция), измеряя поглощение при длине волны 280 нм и сравнивая интенсивность с интенсивностью раствора пирофосфатазы с известной концентрацией.The pyrophosphatase concentration in the solution was determined on an Ultrospec 3000 spectrophotometer (Pharmacia Biotech, Sweden), measuring the absorbance at a wavelength of 280 nm and comparing the intensity with the intensity of the pyrophosphatase solution with a known concentration.
Оценку ферментативной активности пирофосфатазы осуществляли по скорости образования фосфата из пирофосфата путем непрерывного измерения его концентрации на «Полуавтоматическом анализаторе фосфата» [22]. Определение основано на сдвиге максимума поглощения раствора метилового зеленого (632 нм) в более длинноволновую область (656 нм), происходящем при связывании молибдат-иона.The enzymatic activity of pyrophosphatase was evaluated by the rate of formation of phosphate from pyrophosphate by continuously measuring its concentration on a “Semi-automatic phosphate analyzer” [22]. The determination is based on a shift in the absorption maximum of the methyl green solution (632 nm) to the longer wavelength region (656 nm) that occurs when the molybdate ion is bound.
Стабильность полученного конъюгата оценивали по изменению его активности выдерживанием при 75°C в течение 4,5 ч.The stability of the resulting conjugate was evaluated by the change in its activity by aging at 75 ° C for 4.5 hours
На Фиг.2 приведены кривые термоинактивации конъюгата иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы, имеющие двухфазовый характер зависимости. Для нативной пирофосфатазы характер кривой объясняется олигомерным характером белка: первая фаза инактивации соответствует диссоциации олигомерного белка, а вторая - денатурации. По оси абсцисс отложена логарифмическая шкала времени инкубирования композиций, мин. По оси ординат - их удельная активность в момент времени, % от первоначальной. Сравнение констант скоростей денатурации (табл.1) показывает, что скорость денатурации нативной пирофосфатазы выше, следовательно, стабильность образцов иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы выше и превосходит нативный фермент в 1,5 раза.Figure 2 shows the thermal inactivation curves of the conjugate of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond, having a two-phase dependence. For native pyrophosphatase, the nature of the curve is explained by the oligomeric nature of the protein: the first phase of inactivation corresponds to dissociation of the oligomeric protein, and the second to denaturation. The abscissa shows the logarithmic time scale of the incubation of the compositions, min. On the ordinate axis - their specific activity at a time,% of the original. Comparison of the denaturation rate constants (Table 1) shows that the rate of denaturation of native pyrophosphatase is higher, therefore, the stability of samples immobilized on nanodiamond pyrophosphatase is higher and exceeds the native enzyme by 1.5 times.
Полученный конъюгат иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы обладает повышенной стабильностью и может найти применение в медицине в качестве системы доставки фермента в организм.The obtained conjugate of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond has increased stability and can be used in medicine as a system for delivering an enzyme to the body.
Краткое описание графических материалов.A brief description of the graphic materials.
Фиг.1. ИК-спектр описываемого конъюгата иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы в области 1800-400 см-1.Figure 1. The IR spectrum of the described conjugate immobilized on a nanodiamond pyrophosphatase in the region of 1800-400 cm -1 .
Фиг.2. Кривые термоинактивации описываемой иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы в сравнении с нативной пирофосфатазой. 1 - нативная пирофосфатаза; 2 - наноалмаз-NH-С(O)-(СН2)2-С(O)-пирофосфатаза; 3 - наноалмаз-NH(СН2)6-NH-С(O)-(СН2)2-С(O)-пирофосфатаза.Figure 2. Thermal inactivation curves of the described pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond compared to native pyrophosphatase. 1 - native pyrophosphatase; 2 - nanodiamond-NH-C (O) - (CH2) 2-C (O) pyrophosphatase; 3 - nanodiamond-NH (CH2) 6-NH-C (O) - (CH2) 2-C (O) pyrophosphatase.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1.Example 1
Навеску исходного наноалмаза массой 500 мг отжигают в токе газообразного водорода со скоростью 3,0 л/ч при температуре 800°C в течение 6 ч. Затем отожженный наноалмаз подвергают жидкофазному хлорированию молекулярным хлором, растворенном в 250 мл CCl4 до 5,6% масс. Cl2. Реакцию хлорирования проводят при фотохимическом воздействии видимым светом в течение 48 ч при температуре 60°C. Затем образец промывают CCl4 с центрифугированием суспензии при 6000 об/мин и высушивают под давлением 0,1 мм. рт.ст. до постоянного веса. Навеску хлорированного наноалмаза массой 400 мг растворяют в 50 мл абсолютированного спирта, добавляют навеску гексаметилендиамина (800 мг) и 5 капель реактива Хунига (N,N-диизопропилэтиламина). Смесь кипятят в течение 24 ч при 80°C и затем многократно промывают водой и абсолютированным спиртом и высушивают под давлением до постоянного веса. Навеску полученного наноалмаза с привитым гексаметилендиамином массой 25 мг растворяют в 25 мл воды с образованием суспензии и последовательно добавляют буферный раствор HEPES с pH 7-8, хлорид магния до концентрации 2 мМ, фторид натрия до концентрации 10 мМ, пирофосфат натрия до концентрации 100 мкМ, пирофосфатазу, выделенную из Е. Coli, до концентрации 1 мг/мл и глутаровый альдегид до концентрации 500 мкМ и выдерживают полученную смесь при комнатной температуре при постоянном перемешивании в течение 6 ч с последующим центрифугированием, промывкой буферным раствором 50 мМ Tris-HCl, содержащим 2 мМ MgCl2, повторным центрифугированием суспензий при 14000 об/мин, декантацией надосадочного раствора и сушкой.A weighed portion of the initial nanodiamond weighing 500 mg is annealed in a stream of hydrogen gas at a rate of 3.0 l / h at a temperature of 800 ° C for 6 h. Then, the annealed nanodiamond is subjected to liquid phase chlorination with molecular chlorine dissolved in 250 ml of CCl 4 to 5.6% by weight . Cl 2 . The chlorination reaction is carried out by photochemical exposure to visible light for 48 hours at a temperature of 60 ° C. The sample was then washed with CCl 4 by centrifuging the suspension at 6000 rpm and dried under a pressure of 0.1 mm. Hg to constant weight. A sample of chlorinated nanodiamond weighing 400 mg is dissolved in 50 ml of absolute alcohol, a sample of hexamethylenediamine (800 mg) and 5 drops of Hunig's reagent (N, N-diisopropylethylamine) are added. The mixture is boiled for 24 hours at 80 ° C and then repeatedly washed with water and absolute alcohol and dried under pressure to constant weight. A portion of the obtained 25 mg hexamethylenediamine grafted nanodiamond is dissolved in 25 ml of water to form a suspension and HEPES buffer solution with a pH of 7-8 is added sequentially, magnesium chloride to a concentration of 2 mM, sodium fluoride to a concentration of 10 mM, sodium pyrophosphate to a concentration of 100 μM, pyrophosphatase isolated from E. Coli to a concentration of 1 mg / ml and glutaraldehyde to a concentration of 500 μM and the resulting mixture was kept at room temperature with constant stirring for 6 hours, followed by centrifugation, washing with buffer with a 50 mM Tris-HCl solution containing 2 mM MgCl 2 , re-centrifuging the suspensions at 14,000 rpm, decanting the supernatant and drying.
Полученный продукт представляет собой порошок серого цвета с влажностью 4,5%, характеризующийся ПК-спектром в диапазоне 1800-400 см-1: две полосы средней интенсивности с максимумами при 1660-1630 и 1560-1510 см-1 и слабые сигналы с максимумами при 1458, 1184 см-1, две широкие полосы от 1320 до 900 см-1 и от 870 до 400 см-1 (Фиг.1).The resulting product is a gray powder with a moisture content of 4.5%, characterized by a PC spectrum in the range of 1800-400 cm -1 : two bands of medium intensity with maxima at 1660-1630 and 1560-1510 cm -1 and weak signals with maxima at 1458, 1184 cm -1 , two wide stripes from 1320 to 900 cm -1 and from 870 to 400 cm -1 (Figure 1).
Количество иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы определяют по разности концентраций фермента в растворе до и после иммобилизации. Концентрацию иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы определяют спектрофотометрически, измеряя поглощение при длине волны 280 нм. Стандартный раствор пирофосфатазы с концентрацией 1 мг/мл при длине оптического пути 1 см имеет поглощение 1,18 ОЕ. Раствор после проведения процесса иммобилизации при длине оптического пути 1 см имеет поглощение 1,18 ОЕ. Следовательно, количество иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы составляет 1 мг пирофосфатазы на 1 мг наноалмаза.The amount of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond is determined by the difference in the concentration of the enzyme in the solution before and after immobilization. The concentration of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond is determined spectrophotometrically by measuring absorbance at a wavelength of 280 nm. A standard solution of pyrophosphatase with a concentration of 1 mg / ml with an optical path length of 1 cm has an absorption of 1.18 OU. The solution after the process of immobilization with an optical path length of 1 cm has an absorption of 1.18 OU. Therefore, the amount of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond is 1 mg of pyrophosphatase per 1 mg of nanodiamond.
Получение иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы по описанной выше методике при концентрации глутарового альдегида 50 мкМ в течение 30 мин приводит к содержанию иммобилизованной пирофосфатазы 0,1 мг на 1 мг наноалмаза.The preparation of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond according to the method described above at a concentration of glutaraldehyde of 50 μM for 30 minutes leads to the content of immobilized pyrophosphatase 0.1 mg per 1 mg of nanodiamond.
Определение активности пирофосфатазы основано на сдвиге максимума поглощения раствора метилового зеленого (632 нм) в более длинноволновую область (656 нм), происходящем при связывании фосфомолибдат-иона, образующегося при взаимодействии молибдата и фосфата, синтезирующегося из пирофосфата.The determination of pyrophosphatase activity is based on a shift in the absorption maximum of the methyl green solution (632 nm) to the longer wavelength region (656 nm), which occurs upon binding of the phosphomolybdate ion resulting from the interaction of molybdate and phosphate synthesized from pyrophosphate.
Активность пирофосфатазы определяют при температуре 20°C по скорости образования фосфата из пирофосфата путем непрерывного измерения концентрации фосфата на «Полуавтоматическом анализаторе фосфата» [22] и вычисляют по формулеPyrophosphatase activity is determined at a temperature of 20 ° C by the rate of formation of phosphate from pyrophosphate by continuously measuring the concentration of phosphate on a "Semi-automatic phosphate analyzer" [22] and is calculated by the formula
, ,
где А - активность пирофосфатазы в МЕ/мг;where a is the activity of pyrophosphatase in IU / mg;
Vяч - объем реакционной смеси (мл);V cell is the volume of the reaction mixture (ml);
VE - объем добавляемой в ячейку аликвоты фермента (мкл);V E is the volume of an aliquot of the enzyme added to the cell (μl);
[Е] - концентрация фермента (мг/мл);[E] is the concentration of the enzyme (mg / ml);
k - определяемый в отдельном опыте коэффициент пересчета, равный концентрации фосфата (в мкМ), которая дает отклик самописца на 1 мм;k is the conversion coefficient determined in a separate experiment, equal to the phosphate concentration (in μM), which gives the response of the recorder to 1 mm;
tgα - измеряемая начальная скорость накопления фосфат-иона (мм/мин).tgα is the measured initial rate of phosphate ion accumulation (mm / min).
Удельную активность фермента выражали в международных единицах (МЕ/мг). 1 МЕ/мг соответствует скорости превращения 1 микромоля субстрата за 1 минуту под действием 1 мг фермента.The specific activity of the enzyme was expressed in international units (IU / mg). 1 IU / mg corresponds to the conversion rate of 1 micromole of the substrate in 1 minute under the action of 1 mg of the enzyme.
Активность нативного фермента, рассчитанная формуле (1), составила 222 МЕ/мг.The activity of the native enzyme calculated by formula (1) was 222 IU / mg.
Для определения активности иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы перед подачей на анализатор фосфата анализируемый раствор, содержащий иммобилизованную на наноалмазе пирофосфатазу, разбавляли до концентрация фермента 2,7 мкг/мл и добавляли аликвоту объемом 5 мкл к реакционной смеси объемом 10 мл при постоянном перемешивании на магнитной мешалке. Реакционная смесь содержала буфер 50 мМ Трис-HCl, 100 мкМ пирофосфат магния и 5 мМ MgCl2. После введения в нее аликвоты фермента реакционную смесь подавали в «Полуавтоматический анализатор фосфата», где она смешивалась с раствором молибдата аммония и серной кислоты ((NH4)6Mo7O24·4H2O - 24 г, H2SO4конц. - 77 мл, вода - 2 л), а затем с раствором метилового зеленого с Triton Х-305 (метиловый зеленый - 150 мг, Triton Х-305 - 6,8 г, вода - до 2To determine the activity of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond, before feeding the phosphate analyzer to the analyzer, the analyte containing pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond was diluted to an enzyme concentration of 2.7 μg / ml and a 5 μl aliquot was added to the 10 ml reaction mixture with constant stirring on a magnetic stirrer. The reaction mixture contained a buffer of 50 mm Tris-HCl, 100 μm magnesium pyrophosphate and 5 mm MgCl 2 . After introducing aliquots of the enzyme into it, the reaction mixture was fed into a “Semi-automatic phosphate analyzer”, where it was mixed with a solution of ammonium molybdate and sulfuric acid ((NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 · 4H 2 O - 24 g, H 2 SO 4 conc. - 77 ml, water - 2 l), and then with a solution of methyl green with Triton X-305 (methyl green - 150 mg, Triton X-305 - 6.8 g, water - up to 2
Для определения активности иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы перед подачей на анализатор фосфата анализируемый раствор, содержащий иммобилизованную на наноалмазе пирофосфатазу, разбавляли до концентрация фермента 2,7 мкг/мл и добавляли аликвоту объемом 5 мкл к реакционной смеси объемом 10 мл при постоянном перемешивании на магнитной мешалке. Реакционная смесь содержала буфер 50 мМ Трис-HCl, 100 мкМ пирофосфат магния и 5 мМ MgCl2. После введения в нее аликвоты фермента реакционную смесь подавали в «Полуавтоматический анализатор фосфата», где она смешивалась с раствором молибдата аммония и серной кислоты ((NH4)6Mo7O24·4H2O - 24 г, H2SO4конц. - 77 мл, вода - 2 л), а затем с раствором метилового зеленого с Triton Х-305 (метиловый зеленый - 150 мг, Triton Х-305 - 6,8 г, вода - до 2 л). Оптическую плотность полученного раствора фосфомолибдатного комплекса измеряли в проточной кювете и регистрировали на самописце. Скорость гидролиза определяли по тангенсу угла наклона прямой, отражающей накопление фосфата в ячейке от времени (tgα). Концентрацию фосфата определяли по предварительно построенной калибровочной кривой, которая для 5 мкМ раствора фосфата составляла 89 мм длины линии самописца. Активность иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы вычисляли по формуле (1)To determine the activity of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond, before feeding the phosphate analyzer to the analyzer, the analyte containing pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond was diluted to an enzyme concentration of 2.7 μg / ml and a 5 μl aliquot was added to the 10 ml reaction mixture with constant stirring on a magnetic stirrer. The reaction mixture contained a buffer of 50 mm Tris-HCl, 100 μm magnesium pyrophosphate and 5 mm MgCl 2 . After introducing aliquots of the enzyme into it, the reaction mixture was fed into a “Semi-automatic phosphate analyzer”, where it was mixed with a solution of ammonium molybdate and sulfuric acid ((NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 · 4H 2 O - 24 g, H 2 SO 4 conc. - 77 ml, water - 2 l), and then with a solution of methyl green with Triton X-305 (methyl green - 150 mg, Triton X-305 - 6.8 g, water - up to 2 l). The optical density of the resulting solution of the phosphomolybdate complex was measured in a flow cell and recorded on a recorder. The hydrolysis rate was determined by the slope of the straight line, reflecting the accumulation of phosphate in the cell over time (tgα). The phosphate concentration was determined by a pre-constructed calibration curve, which for 89 μM phosphate solution was 89 mm of the line length of the recorder. The activity of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond was calculated by the formula (1)
Активность иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы вычисляли по формулеThe activity of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond was calculated by the formula
Активность иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы составила 212 МЕ/мг или 95±5% от активности нативной (несвязанной) пирофосфатазы.The activity of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond was 212 IU / mg or 95 ± 5% of the activity of native (unbound) pyrophosphatase.
Для изучения стабильности иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы в сравнении с нативной пирофосфатазой 1 мл буферного раствора, содержащего 50 мМ Tris-HCl и иммобилизованную на наноалмазе пирофосфатазу с концентрацией 8 мкг/мл выдерживали в термостате при температуре 75°C в течение 4,5 ч и через определенные промежутки времени (от 10 мин до 1 ч) отбирали аликвоту раствора и измеряли активность иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазе по описанной выше методике. В контрольном опыте использовали 1 мл буферного раствора 50 мМ Tris-HCl и нативную пирофосфатазу в той же концентрации (8 мкг/мл). Для определения кинетических параметров температурной инактивации проводили нелинейную регрессию с помощью программы SigmaPlot по уравнениюTo study the stability of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond compared to native pyrophosphatase, 1 ml of a buffer solution containing 50 mM Tris-HCl and pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond with a concentration of 8 μg / ml was kept in a thermostat at a temperature of 75 ° C for 4.5 h and after at certain time intervals (from 10 min to 1 h), an aliquot of the solution was taken and the activity of pyrophosphatase immobilized on nanodiamond was measured by the method described above. In the control experiment used 1 ml of a buffer solution of 50 mm Tris-HCl and native pyrophosphatase in the same concentration (8 μg / ml). To determine the kinetic parameters of temperature inactivation, nonlinear regression was performed using the SigmaPlot program according to the equation
Где a и c - падение каталитической активности в I и II фазах, соответственно;Where a and c are the drop in catalytic activity in phases I and II, respectively;
b и d - константы скоростей I и II фазы, соответственно.b and d are the rate constants of phases I and II, respectively.
Стабильность иммобилизованной на наноалмазе пирофосфаты оценивали по константе скорости денатурации, равной (39±4)·104, что в 1,5 раза ниже константы скорости денатурации нативной пирофосфатазы (56±5)·10-4. Таким образом, стабильность иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы в 1,5 раза выше стабильности нативной пирофосфатазы.The stability of pyrophosphates immobilized on a nanodiamond was evaluated by the denaturation rate constant equal to (39 ± 4) · 10 4 , which is 1.5 times lower than the native pyrophosphatase denaturation rate constant (56 ± 5) · 10 -4 . Thus, the stability of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond is 1.5 times higher than the stability of native pyrophosphatase.
Пример 2.Example 2
Навеску исходного наноалмаза массой 500 мг отжигают в токе газообразного водорода со скоростью 3,0 л/ч при температуре 800°C в течение 6 ч. Затем отожженный наноалмаз подвергают жидкофазному хлорированию молекулярным хлором, растворенном в 250 мл CCl4 до 5,6% масс. Cl2. Реакцию хлорирования проводят при фотохимическом воздействии видимым светом в течение 48 ч при температуре 60°C. Затем образец промывают CCl4 с центрифугированием суспензии при 6000 об/мин и высушивают под давлением 0,1 мм. рт.ст. до постоянного веса. Навеску хлорированного наноалмаза массой 250 мг отжигают в токе газообразного аммиака со скоростью 3,0 л/ч при температуре 350°C в течение 4 ч. Навеску полученного аминированного наноалмаза массой 25 мг растворяют в 25 мл воды с образованием суспензии и последовательно добавляют буферный раствор HEPES с pH 7-8, хлорид магния до концентрации 2 мМ, фторид натрия до концентрации 10 мМ, пирофосфат натрия до концентрации 100 мкМ, пирофосфатазу, выделенную из Е. Coli, до концентрации 1 мг/мл и глутаровый альдегид до концентрации 50 мкМ и выдерживают полученную смесь при комнатной температуре при постоянном перемешивании в течение 6 ч с последующим центрифугированием, промывкой буферным раствором 50 мМ Tris-HCl, содержащим 2 мМ MgCl2, повторным центрифугированием суспензий при 14000 об/мин, декантацией надосадочного раствора и сушкой.A weighed portion of the initial nanodiamond weighing 500 mg is annealed in a stream of hydrogen gas at a rate of 3.0 l / h at a temperature of 800 ° C for 6 h. Then, the annealed nanodiamond is subjected to liquid phase chlorination with molecular chlorine dissolved in 250 ml of CCl 4 to 5.6% by weight . Cl 2 . The chlorination reaction is carried out by photochemical exposure to visible light for 48 hours at a temperature of 60 ° C. The sample was then washed with CCl 4 by centrifuging the suspension at 6000 rpm and dried under a pressure of 0.1 mm. Hg to constant weight. A sample of chlorinated nanodiamond weighing 250 mg is annealed in a stream of ammonia gas at a rate of 3.0 l / h at a temperature of 350 ° C for 4 hours. A portion of the obtained aminated nanodiamond weighing 25 mg is dissolved in 25 ml of water to form a suspension and HEPES buffer solution is added sequentially. with a pH of 7-8, magnesium chloride to a concentration of 2 mM, sodium fluoride to a concentration of 10 mM, sodium pyrophosphate to a concentration of 100 μM, pyrophosphatase isolated from E. Coli to a concentration of 1 mg / ml and glutaraldehyde to a concentration of 50 μM and incubated the resulting mixture at room temperature with constant stirring for 6 h followed by centrifugation, washing with buffer solution of 50 mM Tris-HCl, containing 2 mM MgCl 2, re-suspensions by centrifugation at 14,000 rev / min, the supernatant solution by decantation and drying.
Полученный продукт представлял собой порошок серого цвета с влажностью 4,7%, характеризующийся ИК-спектром в диапазоне 1800-400 см-1: две полосы средней интенсивности с максимумами при 1660-1630 и 1560-1510 см-1 и слабые сигналы с максимумами при 1458, 1184 см-1, две широкие полосы от 1320 до 900 см-1 и от 870 до 400 см-1 (Фиг.1).The resulting product was a gray powder with a moisture content of 4.7%, characterized by an IR spectrum in the range of 1800-400 cm- 1 : two medium-intensity bands with peaks at 1660-1630 and 1560-1510 cm -1 and weak signals with peaks at 1458, 1184 cm -1 , two wide stripes from 1320 to 900 cm -1 and from 870 to 400 cm -1 (Figure 1).
Количество иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы определяют по разности концентраций фермента в растворе до и после иммобилизации аналогично примеру 1. Стандартный раствор пирофосфатазы с концентрацией 1 мг/мл при длине оптического пути 1 см имеет поглощение 1,18 ОЕ. Раствор после проведения процесса иммобилизации при длине оптического пути 1 см имеет поглощение 0,73 ОЕ. Следовательно, количество иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы составляет 0,62 мг пирофосфатазы на 1 мг наноалмаза.The amount of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond is determined by the difference in the concentration of the enzyme in the solution before and after immobilization, as in Example 1. A standard solution of pyrophosphatase with a concentration of 1 mg / ml with an optical path length of 1 cm has an absorption of 1.18 OU. The solution after the process of immobilization with an optical path length of 1 cm has an absorption of 0.73 OE. Therefore, the amount of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond is 0.62 mg of pyrophosphatase per 1 mg of nanodiamond.
Определение активности пирофосфатазы выполнялось по методике примера 1. Активность нативного фермента, рассчитанная формуле (1) составила 222 МЕ/мг.The determination of the activity of pyrophosphatase was carried out according to the method of example 1. The activity of the native enzyme calculated by the formula (1) was 222 IU / mg.
Для определения активности иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы перед подачей на анализатор фосфата анализируемый раствор, содержащий иммобилизованную на наноалмазе пирофосфатазу, разбавляли до концентрация фермента 6,8 мкг/мл и добавляли аликвоту объемом 10 мкл к реакционной смеси объемом 10 мл при постоянном перемешивании на магнитной мешалке.To determine the activity of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond, before feeding the phosphate analyzer to the analyzer, the analyte containing pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond was diluted to an enzyme concentration of 6.8 μg / ml and an aliquot of 10 μl was added to the 10 ml reaction mixture with constant stirring on a magnetic stirrer.
Активность иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы вычисляли по формулеThe activity of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond was calculated by the formula
Активность иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы составила 141 МЕ/мг или 62±5% от активности нативной (несвязанной) пирофосфатазы.The activity of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond was 141 IU / mg or 62 ± 5% of the activity of native (unbound) pyrophosphatase.
Изучение стабильности иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы проводили по методике примера 1.A study of the stability of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond was carried out according to the procedure of Example 1.
Стабильность иммобилизованной на наноалмазе пирофосфаты оценивали по константе скорости денатурации, равной (38±4)·104, что в 1,5 раза ниже константы скорости денатурации нативной пирофосфатазы (56±5)·10-4. Таким образом, стабильность иммобилизованной на наноалмазе пирофосфатазы в 1,5 раза выше стабильности нативной пирофосфатазы.The stability of pyrophosphates immobilized on a nanodiamond was estimated by the denaturation rate constant equal to (38 ± 4) · 10 4 , which is 1.5 times lower than the rate constant of denaturation of native pyrophosphatase (56 ± 5) · 10 -4 . Thus, the stability of pyrophosphatase immobilized on a nanodiamond is 1.5 times higher than the stability of native pyrophosphatase.
Список литературы:Bibliography:
1. Richette P., Bardin Т., Doherty M. An update on the epidemiology of calcium pyrophosphate dihydrate crystal deposition disease // Rheumatology. 2009. V.48. P.711-715.1. Richette P., Bardin T., Doherty M. An update on the epidemiology of calcium pyrophosphate dihydrate crystal deposition disease // Rheumatology. 2009. V. 48. P.711-715.
2. Фармакология: клинический подход / Пейдж К., Кертис М., Уокер М., Хоффман Б.; пер. с англ. под ред. Романова Б.К. - М.: Изд. Логосфера, 2012. - С.500.2. Pharmacology: a clinical approach / Page K., Curtis M., Walker M., Hoffman B .; trans. from English under the editorship of Romanova B.K. - M.: Publishing. The Logosphere, 2012 .-- P.500.
3. Harmey D., Hessle L., Narisawa S. et al. Concerted regulation of inorganic pyrophosphate and osteopontin by akp2, enpp1, and ank: an integrated model of the pathogenesis of mineralization disorders // Am. J. Pathol. 2004. V.164. №4. P.1199-1209.3. Harmey D., Hessle L., Narisawa S. et al. Concerted regulation of inorganic pyrophosphate and osteopontin by akp2, enpp1, and ank: an integrated model of the pathogenesis of mineralization disorders // Am. J. Pathol. 2004. V.164. Number 4. P.1199-1209.
4. Барскова В.Г., Ильина A.E., Семенова Л.А., Раденска-Лоповок С.Г., Осипянц М.А., Смирнов А.В., Макаров М.А. Пирофосфатная артропатия - ревматологический синдром «айсберга»: время для переоценки значения в патологии суставов. // Современная ревматология. 2010. №2. С.5-11.4. Barskova V.G., Ilyina A.E., Semenova L.A., Radenska-Lopovok S.G., Osipyants M.A., Smirnov A.V., Makarov M.A. Pyrophosphate arthropathy is an “iceberg” rheumatologic syndrome: time for reassessing significance in joint pathology. // Modern rheumatology. 2010. No2. S.5-11.
5. Punzi L., Calo L., Schiavon F., Pianon M., Rosada M., Todesco S. Chondrocalcinosis is a feature of Gitelman's variant of Bartter's syndrome. A new look at the hypomagnesemia associated with calcium pyrophosphate dihydrate crystal deposition disease. // Rev Rhum Engl Ed. 1998. V.65. P.571-574.5. Punzi L., Calo L., Schiavon F., Pianon M., Rosada M., Todesco S. Chondrocalcinosis is a feature of Gitelman's variant of Bartter's syndrome. A new look at the hypomagnesemia associated with calcium pyrophosphate dihydrate crystal deposition disease. // Rev Rhum Engl Ed. 1998. V.65. P.571-574.
6. Doherty M., Dieppe P.A.: Double blind, placebo controlled trial of magnesium carbonate in chronic pyrophosphate arthropathy. // Ann. Rheum. Dis. 1983. V.42 (Suppl.1). P.106.6. Doherty M., Dieppe P.A .: Double blind, placebo controlled trial of magnesium carbonate in chronic pyrophosphate arthropathy. // Ann. Rheum. Dis. 1983. V. 42 (Suppl. 1). P.106.
7. Choy G. An update on the treatment options for gout and calcium pyrophosphate deposition. // Expert Opin Pharmacother. 2005. V.6. P.2443-2453.7. Choy G. An update on the treatment options for gout and calcium pyrophosphate deposition. // Expert Opin Pharmacother. 2005. V.6. P.2443-2453.
8. Announ N., Guerne P.A. Treating difficult crystal pyrophosphate dihydrate deposition disease. // Curr Rheumatol Rep. 2008. V.10. P.228-234.8. Announ N., Guerne P.A. Treating difficult crystal pyrophosphate dihydrate deposition disease. // Curr Rheumatol Rep. 2008. V.10. P.228-234.
9. Rosenthal A.K., Ryan L.M. Probenecid inhibits transforming growth factor-beta 1 induced pyrophosphate elaboration by chondrocytes. // J Rheumatol. 1994. V.21. P.896-900.9. Rosenthal A.K., Ryan L.M. Probenecid inhibits transforming growth factor-
10. MacMullan P., McCarthy G. Treatment and management of pseudogout: insights for the clinician. // Ther Adv Musculoskel Dis. 2012. V.4. №2. P.121-131.10. MacMullan P., McCarthy G. Treatment and management of pseudogout: insights for the clinician. // Ther Adv Musculoskel Dis. 2012. V.4. No. 2. P.121-131.
11. Sun Y, Reuben P, Wenger L et al. Inhibition of calcium phosphate-DNA coprecipitates induced cell death by phosphocitrates. // Front Biosci. 2005. V.10. P.803-808.11. Sun Y, Reuben P, Wenger L et al. Inhibition of calcium phosphate-DNA coprecipitates induced cell death by phosphocitrates. // Front Biosci. 2005. V.10. P.803-808.
12. Sun Y., Mauerhan D.R., Honeycutt P.R., Kneisl J.S., Norton H.J., Zinchenko N. et al. Calcium deposition in osteoarthritic meniscus and meniscal cell culture. // Arthritis Res Ther. 2010. V.12. P.R56.12. Sun Y., Mauerhan D.R., Honeycutt P.R., Kneisl J.S., Norton H.J., Zinchenko N. et al. Calcium deposition in osteoarthritic meniscus and meniscal cell culture. // Arthritis Res Ther. 2010. V.12. P.R56.
13. Shankar R., Crowden S., Sallis J.D. Phosphocitrate and its analogue N-sulpho-2-amino tricarballylate inhibit aortic calcification. // Atherosclerosis. 1984. V.52. №2. P.191-198.13. Shankar R., Crowden S., Sallis J.D. Phosphocitrate and its analogue N-sulpho-2-amino tricarballylate inhibit aortic calcification. // Atherosclerosis. 1984. V. 52. No. 2. P.191-198.
14. Chollet-Janin A., Finckh A., Dudler J., Guerne P.A. Methotrexate as an alternative therapy for chronic calcium pyrophosphate deposition disease: an exploratory analysis. // Arthritis Rheum. 2007. V.56. P.688-692.14. Chollet-Janin A., Finckh A., Dudler J., Guerne P.A. Methotrexate as an alternative therapy for chronic calcium pyrophosphate deposition disease: an exploratory analysis. // Arthritis Rheum. 2007. V. 56. P.688-692.
15. McGonagle D., Tan A.L., Madden J., Emery P., McDermott M.F. Successful treatment of resistant pseudogout with anakinra. // Arthritis Rheum. 2008. V.58. P.631-633.15. McGonagle D., Tan A. L., Madden J., Emery P., McDermott M.F. Successful treatment of resistant pseudogout with anakinra. // Arthritis Rheum. 2008. V. 58. P.631-633.
16. Teplyakov A., Oblomova G., Wilson K.S. et al. Crystal structure of inorganic pyrophosphatase from Thermus thermophiles // Protein Science. 1994. V.3. P.1098-1107.16. Teplyakov A., Oblomova G., Wilson K.S. et al. Crystal structure of inorganic pyrophosphatase from Thermus thermophiles // Protein Science. 1994. V.3. P.1098-1107.
17. Долматов В.Ю. Детонационные наноалмазы. Получение, свойства, применение. СПб: Изд. НПО «Профессионал», 2011. С.446-470.17. Dolmatov V.Yu. Detonation nanodiamonds. Obtaining, properties, application. SPb: Publ. NPO Professional, 2011. S.446-470.
18. Krueger A. Carbon Materials and Nanotechnology. Wiley-VCH. 2010. C.374.18. Krueger A. Carbon Materials and Nanotechnology. Wiley-VCH. 2010. C.374.
19. Huang L.-C.L., Chang H.-Ch. Adsorption and Immobilization of Cytochrome с on Nanodiamonds // Langmur. 2004. V.20. №14. P.5879-5884.19. Huang L.-C.L., Chang H.-Ch. Adsorption and Immobilization of Cytochrome with on Nanodiamonds // Langmur. 2004. V.20. Number 14. P.5879-5884.
20. Li Y-Q., Zhou X.-P. Transferrin-coupled fluorescence nanodiamonds as targeting intracellular transporters: An investigation of the uptake mechanism // Diamond Relat. Mater. 2010. V.19. P.1163-1167.20. Li Y-Q., Zhou X.-P. Transferrin-coupled fluorescence nanodiamonds as targeting intracellular transporters: An investigation of the uptake mechanism // Diamond Relat. Mater. 2010. V.19. P.1163-1167.
21. Wei L., Wei Z., H. Lu et al. Immobilization of enzyme on detonation nanodiamond for highly efficient proteolysis // Talanta. 2009. V.80. №3. P.1298-1304.21. Wei L., Wei Z., H. Lu et al. Immobilization of enzyme on detonation nanodiamond for highly efficient proteolysis // Talanta. 2009.V.80.
22. Baykov A.A., Avaeva S.M. A simple and sensitive apparatus for continuous monitoring of orthophosphate in the presence of acid-labile compounds, Anal. Biochem. 1981, V.116, p.1-422. Baykov A.A., Avaeva S.M. A simple and sensitive apparatus for continuous monitoring of orthophosphate in the presence of acid-labile compounds, Anal. Biochem. 1981, V.116, p. 1-4
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013158051/15A RU2542411C1 (en) | 2013-12-26 | 2013-12-26 | Conjugate of nanodiamond with pyrophosphatase and method of obtaining thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013158051/15A RU2542411C1 (en) | 2013-12-26 | 2013-12-26 | Conjugate of nanodiamond with pyrophosphatase and method of obtaining thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2542411C1 true RU2542411C1 (en) | 2015-02-20 |
Family
ID=53289005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013158051/15A RU2542411C1 (en) | 2013-12-26 | 2013-12-26 | Conjugate of nanodiamond with pyrophosphatase and method of obtaining thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2542411C1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102008733A (en) * | 2010-11-24 | 2011-04-13 | 首都医科大学 | Anti-tumor controlled release nanocomposite and preparation method thereof |
RU2476215C1 (en) * | 2012-02-27 | 2013-02-27 | Руслан Юрьевич Яковлев | Antibacterial agent and method for preparing it |
-
2013
- 2013-12-26 RU RU2013158051/15A patent/RU2542411C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102008733A (en) * | 2010-11-24 | 2011-04-13 | 首都医科大学 | Anti-tumor controlled release nanocomposite and preparation method thereof |
RU2476215C1 (en) * | 2012-02-27 | 2013-02-27 | Руслан Юрьевич Яковлев | Antibacterial agent and method for preparing it |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
WEI L. et al "Immobilization of enzyme on detonation nanodiamond for highly efficient proteolysis" Talanta. 2010 Jan 15;80(3), рр.1298-1304. L.-C. LORA HUANG "Adsorption and Immobilization of Cytochrome c on Nanodiamonds" Langmuir, 2004, 20 (14), pp 5879"5884 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tang et al. | Osteogenic differentiation and mineralization potential of zinc oxide nanoparticles from Scutellaria baicalensis on human osteoblast-like MG-63 cells | |
Pezzotti | Silicon nitride: a bioceramic with a gift | |
Singh et al. | Nanotechnology in medicine and antibacterial effect of silver nanoparticles | |
Nitiputri et al. | Nanoanalytical electron microscopy reveals a sequential mineralization process involving carbonate-containing amorphous precursors | |
Adeleye et al. | Influence of nanoparticle doping on the colloidal stability and toxicity of copper oxide nanoparticles in synthetic and natural waters | |
Ryabenkova et al. | Mechanism of hydrogen-bonded complex formation between ibuprofen and nanocrystalline hydroxyapatite | |
Uppal et al. | Chitosan nanoparticles as a biocompatible and efficient nanowagon for benzyl isothiocyanate | |
Luo et al. | Size controlled fabrication of enzyme encapsulated amorphous calcium phosphate nanoparticle and its intracellular biosensing application | |
Choi et al. | Aquatic ecotoxicity effect of engineered aminoclay nanoparticles | |
Yan et al. | Green synthesis of carbon quantum dots from plant turmeric holds promise as novel photosensitizer for in vitro photodynamic antimicrobial activity | |
CN107699231A (en) | A kind of silver nanoclusters fluorescence probe based on polyethyleneimine protection and its application in metronidazole is detected | |
Rivera et al. | Anti-inflammatory drug-eluting implant model system to prevent wear particle-induced periprosthetic osteolysis | |
Sharma et al. | Lanthanum chloride-induced conformational changes of bovine liver catalase: A computational and biophysical study | |
Martins et al. | Immobilization of paclitaxel on hydroxyapatite for breast cancer investigations | |
Sobierajska et al. | Synergistic effect of toceranib and nanohydroxyapatite as a drug delivery platform—physicochemical properties and in vitro studies on mastocytoma cells | |
Lazar et al. | Novel drug carrier: 5-Fluorouracil formulation in nanoporous biogenic Mg-calcite from blue crab shells—Proof of concept | |
Abduladheem Jabbar et al. | Investigation of antioxidant and cytotoxicity effects of silver nanoparticles produced by biosynthesis using Lactobacillus gasseri | |
RU2542411C1 (en) | Conjugate of nanodiamond with pyrophosphatase and method of obtaining thereof | |
Cano Plá et al. | Biomimetic Citrate-Coated Luminescent Apatite Nanoplatforms for Diclofenac Delivery in Inflammatory Environments | |
Flora et al. | An in-vitro study on post-surgical breast wound healing activity by zinc oxide dots and its optimization using Box Behnken design | |
Sharma et al. | Multifunctional supramolecular ionic metallosurfactants (SMIMSs) for antimicrobial, anticancer and serum albumins binding | |
Sobierajska et al. | Nanohydroxyapatite-mediated imatinib delivery for specific anticancer applications | |
Winter et al. | Synthesis of radioluminescent CaF2: Ln core, mesoporous silica shell nanoparticles for use in X-ray based theranostics | |
Azulay et al. | A Bacterial Biofilm Polysaccharide Affects the Morphology and Structure of Calcium Oxalate Crystals | |
Mani et al. | Hydroxyapatite (HA) Attenuate Tio 2 Toxicity in bio-system triggering e. coli and mouse bone marrow mono-nuclear cells (bmmnc’s) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171227 |