Виявлено, що іммобілізація дорослих щурів супроводжується виникненням оксидативного стресу в головному мозку та серці, проявом чого є накопичення у них продуктів перекисного окиснення ліпідів і карбонільних білків. Відзначено, що мозок дорослих щурів більш чутливий до дії прооксидантних факторів іммобілізаційного стресу, ніж серце. Установлено, що важливу роль у стимуляції вільнорадикального окиснення ліпідів і білків у мозку дорослих щурів у разі іммобілізації набувають зрушення в активності ферментів першої лінії антиоксидантного захисту, підвищення чутливості до дії прооксидантів, а також зміна стану окиснювально-відновних процесів у мітохондріях. Виявлено, до попереднє введення екстракту аронії запобігає виникненню оксидативного стресу у мозку у разі іммобілізації. Визначено, що чутливість мозку та серця до дії прооксидантних факторів іммобілізованого стресу зі старінням знижується. Зазначено, що виникнення цього феномену визначає обмеження проявів фізіологічних ефектів вільнорадикальних продуктів метаболізму у формуванні притосувальних реакцій мозку до дії несприятливих факторів у пізньому онтогенезі.

  Скачати повний текст

Встановлено діапазони значень ентропії Колмогорова - Сіная (еКС) ЕЕГ у симетричних коркових ділянках півкуль головного мозку та структурах лімбікоретикулярного комплексу щурів лінії Вістар у стані спокійного неспання за умов вільної поведінки, а також гострого та хронічного емоційного стресу. За умов гострого емоційного стресу виявлено виражене збільшення еКС у фронтальній, парієтальній та окципітальній коркових ділянках лівої півкулі. З'ясовано, що у структурах лімбіко-ретикулярного комплексу найбіль виражене збільшення еКС відбувається в обох ретикулярних ядрах покришки. Встановлено, що відсутність рухомої активності відображається значним зниження еКС у правій сенсомоторній корковій ділянці. Виявлено стійке підвищення еКС за умов вільної поведінки після тривалої іммобілізації та зниження рівня еКС за умов іммобілізації за наявності хронічного емоційного стресу. У стані іммобілізації за умов гострого та хронічного стресу виявлено зменшення варіабельності серцевого ритму, зниження загальної спектральної потужності та потужності в усіх частотних діапазонах. Доведено, що тривала іммобілізація супроводжується стійкими змінами систем регуляції серцевого ритму, імовірно, характерними для хронічного емоційного стресу.

  Скачати повний текст

Вперше проведено дослідження інформативності поетапної схеми тестування, яка включає чотири тест-об'єкти (мікроорганізми, культуру клітин, комахи, ссавці) для оцінки харчових домішок на мутагенність. Визначено залежність мутагенного ефекту нових іммобілізованих сполук від наявності канцерогенних угруповань езо- й антрахінової структури. Одержано якісні та кількісні характеристики цитогенетичного ефекту іммобілізованих барвників у системах in vitro та in vivo. Визначено особливості мутагенного ефекту нових іммобілізованих харчових домішок у статевих клітинах комах і ссавців. Встановлено, що іммобілізація проціонових канцерогенних барвників азо- й антрахінової структури на полімерних матрицях не спроможна обмежити їх метаболізм та інгібувати індукцію мутагенного ефекту. Виявлено мутагенну активність іммобілізованих барвників - червоного крохмалю 5 СХ, червоної целюлози 5 СХ, червоного желатину 5 СХ та синього желатину ЧХ. Встановлено рівень генетичної небезпеки нових іммобілізованих барвників для людини. Показано спроможність деяких антиоксидантів та речовин, які мають мембранотропні властивості, модифікувати мутагенний ефект іммобілізованих барвників.

  Скачати повний текст

Запропоновано новий підхід до розв'язання задачі стосовно захисту навколишнього середовища, людей, будинків і споруджень від впливу сильнодіючих отруйних речовин (СДОР), що полягає у превентативному нанесенні на поверхні будівельних об'єктів захисно-акумулюючих покрить (ЗАП), здатних незворотньо поглинати СДОР. Розроблено механізм одержання капілярно-ніздрюватої структури покриття за рахунок використання ніздрюватого наповнювача, показано процес акумулювання сильнодіючих отруйних речовин у покритті. З'ясовано можливість швидкого плівкоутворювача ЗАП для будь-якого типу СДОР. Установлено, що дифузійна рухливість СДОР, що приникає в ЗАП, знижується за рахунок зсуву функції розподілу активаційних параметрів десорбції у напрямку більших значень. Визначено, що іммобілізація СДОР плівкою покриття досягається наданням покриттю власної капілярно-ніздрюватої структури за рахунок надлишкового (у межах припустимого об'ємного складу) його наповнення гідрофільним наповнювачем.

  Скачати повний текст

Створено діагностичні полімерні тест-системи на основі композицій полімер - біополімер. Розроблено умови синтезу полістирольних мікросфер з застосуванням методу емульсійної беземульгаторної полімеризації для одержання монодисперсних, агломераційно стійких у фізіологічних розчинах полімерних дисперсій з заданим комплексом властивостей. Наведено методику модифікації поверхні полістирольної дисперсії за методом зародкової полімеризації з використанням суміші водо- й олієрозчинних ініціаторів і структурно-механічних стабілізаторів, без додаткового зародження нових частинок дисперсної фази у ході модифікації. З застосуванням методу рентгеноелектронної спектроскопії установлено склад і структуру міжфазного шару полістирольних дисперсій з контрольованою природою поверхні. Вивчено вплив способу іммобілізації біолігандів на стійкість полімерної дисперсії. Одержано високочутливі полімерні біотест-системи для діагностування інфекційних захворювань.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розроблено методи синтезу та досліджено властивості металовмісних кремнеземів з нанесеними наночастинками золота, срібла та металів підгрупи заліза (Co, Ni, Fe). На підставі використання прищеплених до поверхні кремнеземів кремній гідридних груп та їх відновлювальних властивостей розроблено методи одержання кремнеземів з іммобілізованими наночастинками золота та срібла. Показано, що варіюючи концентрацію взятої для відновлення солі металу, час відновлення та тип кремнеземних матриць, можна у певних межах регулювати розмір частинок металу, що утворюється. Встановлено, що кремнеземи з нанесеними наночастинками золота проявляють досить високу активність в реакції окиснення водню молекулярним киснем. Розроблено відтворювальну методику та досліджено формування стабільних колоїдів нанорозмірного срібла, вкритих кремнеземною оболонкою, за рахунок одночасного відновлення металу й утворення кремнезему в результаті гідролізу та конденсації тристоксисилану. З'ясовано, що наявність на поверхні кремнеземів наночастинок металу піролізу вуглеводнів, залежно від умов, ініціює ріст на поверхні вуглецевих наноструктур.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розроблено твердофазні реагенти на основі адсорбційно закріплених на кремнеземі О-вмісних модифікаторів: алізарину, хіналізарину, морину, кварцетину, гематоксиліну та цис-син-цис-дициклогексил-18-краун-6. Сорбційним та спектроскопічними методами встановлено природу взаємодії реагентів з поверхнею кремнезему. Показано, що іммобілізація О-реагентів призводить до підсилення їх кислотних властивостей. Досліджено природу взаємодії між твердофазними реагентами та полівалентними елементами у розчині, запропоновано схеми взаємодії. Іммобілізований алізарин виявився перспективним для визначення флуориду. В усіх випадках іммобілізація реагентів призводить до покращання їх хіміко-аналітичних властивостей, зокрема підвищення чутливості та покращання вибірковості. Встановлено оптимальні умови концентрування Zr(IV), Sn(IV) та Tl(III) на поверхні твердофазних морину, кварцетину та ДЦГ18К6 відповідно. Визначено вплив сторонніх іонів на ступінь вилучення досліджуваних елементів та величину аналітичного сигналу в спектрах відбиття, запропоновано способи його усунення. Доведено, що дані методики прості у виконанні, експресні та економічні. Проведено апробацію методик на об'єктах природного та техногенного походження.

  Скачати повний текст

Розроблено твердофазні реагенти на основі кремнеземів, функціоналізованих четвертинними амонієвими солями аліфатичної та гетероциклічної природи, придатних для сорбційного концентрування окиснених і відновлених форм гетерополікислот (ГПК) фосфору та силіцію, з метою наступного твердофазно-спектрофотометричного та тест-визначення P, Si, Sb, а також деяких окисників та відновників, зокрема, гідразину, аскорбінової кислоти, адреналіну, дофаміну та йодату. Досліджено й оптимізовано умови вилучення ГПК з водного розчину з використанням модифікованих четвертинних амонієвих солей кремнеземів та вивчено природу міжфазної взаємодії з використанням методів ультрафіолетової/Вид-, інфрачервоної спектроскопії, спектроскопії дифузного відбиття та твердофазної спектрофотометрії. Доведено участь активних груп поверхні кремнезему у закріпленні ГПК. Установлено, що іммобілізація ГПК на кремнеземній матриці у формі іонного асоціату супроводжується стабілізацією реагенту, що сприяє поліпшенню метрологічних храктеристик методик визначення елементів, які утворюють ГПК. Показано, що іммобілізовані на кремнеземі у формі іонних асоціатів ГПК є ефективними гетерофазними редокс-реагентами для визначення окисників та відновників. Розроблено методики сорбційно-спектрофотометричного та тест-визначення мікрокількостей P, Sb, Si, гідразину, аскорбінової кислоти, адреналіну, дофаміну та йодату. Метрологічні характеристики методик перевірено за умов аналізу модельних розчинів і апробовано під час проведення аналізу реальних зразків.

  Скачати повний текст

Здійснено теоретичну розробку нових прецизійних методів контрольованого синтезу прищеплених полімерних наношарів на різних поверхнях за умов використання міжфазних реакцій функціональних олігомерів. З'ясовано, що суть даних методів полягає у проведенні двостадійних процесів, коли на першій стадії досягається іммобілізація реакційно-здатного олігомеру на дисперсній чи планарній поверхні в результаті їх фізичної чи хімічної адсорбції. У подальшому, на підставі використання функціональних груп іммобілізованих олігомерів, здійснюється прищеплення до них полімерних ланцюгів заданої хімічної будови, формуючи в таких спосіб структуру типу "полімерні щітки". Показано, що обидва підходи "прищеплення до" та "прищеплення від" можуть бути використані для синтезу "полімерних щіток" на функціоналізованій реакційно-здатними олігомерами поверхні. Доведено надзвичайні можливості даних методів щодо вирішення широкого кола прикладних задач, зокрема, створення високонаповнених і полімеризаціонаправлених полімерів, електро- та теплопровідних композитних матеріалів тощо.

  Скачати повний текст

Вивчено вікові особливості зміни редуктазної активності мікросом печінки щурів під час іммобілізаційного стресу. Встановлено, що іммобілізація дорослих тварин не супроводжується суттєвою зміною редуктазної активності мікросом. Проте, в них відбувається зниження концентрації НАДФН та зростає частка НАДН у пулі відновлених піридинових коферментів у печінці. У випадку іммобілізації старих щурів відбувається часткове зниження редуктазної активності мікросом, зменшується відновність пулу НАДФ та вміст НАДН у печінці у порівнянні з його рівнем у дорослих іммобілізованих щурів. Така перебудова мікросомального окиснення забезпечує можливість ефективного перебігу процесів гіроксилювання в печінці у дорослих щурів у разі їх іммобілізації, а в старих щурів може бути причиною зменшення антитоксичної функції печінки у випадку стресу. Вперше показано, що для корекції зсувів стосовно редуктаз мікросом печінки старих щурів у випадку стресу можна ефективно використовувати румосол.

  Скачати повний текст

Теоретично обгрунтовано новий підхід щодо оцінювання метрологічних характеристик тестового аналізу з візуальною індикацією та створено нові тест-системи для напівкількісного визначення забруднювачів і загальних показників якості водних середовищ. Встановлено, що іммобілізація реагентів у желатиновій плівці призводить до змін їх кислотно-основних і комплексоутворюючих властивостей. Адекватність наведених методик підтверджено за допомогою методу "введено - знайдено" та незалежним методом аналізу. Розроблено методику оцінювання метрологічних характеристик тестового аналізу з використанням числових методів. У науковий обіг введено поняття "відносної ширини області ненадійної реакції".

  Скачати повний текст

Проаналізовано дані діагностики та результати лікування 199-ти хворих з переломами та псевдоартрозами човноподібної кістки. Кількісно оцінено ефективність різних методів клінічної та інструментальної діагностики, зокрема, магнітно-резонансної томографії та ультрасонографічних досліджень. На підставі аналізу рівня первинної допомоги виявлено, що основними помилками на попередніх етапах діагностично-лікувального процесу були відсутність і неадекватність рентгенообстеження, або його недооцінка; невідповідна за формою та терміном "гіпсова іммобілізація"; інтенсивна активна реабілітація суглоба за відсутності ознак консолідації човноподібної кістки. Експериментально доведено, що за будь-яких анатомічних варіантів кровопостачання цієї кістки правильно виконаний дорсальний доступ з метою отеосинтезу понгіозним аутошрифтом не ушкоджує артеріальну систему живлення кістки. За результатами хірургічного лікування показано, що методика синтезу кістковим кортикально-спонгіозним аутотрансплантатом у порівнянні з методиками остеосинтезу спицями, васкуляризованим кістковим аутотрансплантатом, видаленням фрагментів або корекційною остеотомією променевої кістки дає змогу одержувати найкращі результати за термінами консолідації та остаточними функціональними результатами. Розроблений лікувальний алгоритм дозволяє спланувати оперативне лікування, а також лікувально-реабілітаційний процес у цілому та з'ясувати реабілітаційний потенціал кожного хворого. Застосування цього алгоритму покращує результати хірургічного лікування.

  Скачати повний текст

Дисертаційна робота присвячена розробці амперометричних нанокомпозитних біо/хемосенсорів для високоточного визначення концентрацій клінічно важливих низькомолекулярних метаболітів у біологічних зразках. На основі комерційних друкованих електродів, високочутливих електронанесених композитів та іммобілізованих ферментів створено лабораторні прототипи амперометричних хемосенсорів та моноферментних біосенсорів для визначення іонів амонію, холіну, L-аргініну, креатиніну та сечовини.Проведено розробку біосенсорів для визначення холіну із застосуванням двох підходів щодо іммобілізації холіноксидази на поверхні золотих друкованих електродів: 1) використання амінованих вуглецевих багатостінкових нанотрубок як структурного елементу ферментної мембрани; 2) іммобілізація холіноксидази в золь-гелі SiO2 шляхом електрохімічного нанесення. Представлені прототипи біосенсорів для визначення холіну застосовано для аналізу на вміст холіну у зразках дитячого харчування.Вперше розроблено моноферментний амперометричний сенсор для визначення L-аргініну на основі рекомбінантної аргініндеімінази та композиту нафіон/поліанілін (ПАНІ), за допомогою якого проведене вимірювання концентрації L-аргініну у фармацевтичних препаратах та зразках плазми крові людей. Вперше представлено високочутливий до іонів амонію нанокомпозит на основі ПАНІ/Нафіон/Cu, який було застосовано як основу для високочутливих амперометричних сенсорів для визначення креатиніну і сечовини. Досліджено основні морфологічні, електрохімічні та аналітичні параметри нанокомпозиту ПАНІ/Нафіон/Cu, запропонований його механізм роботи. Представлені хемо- та біосенсори випробувані для визначення іонів амонію, креатиніну та сечовини у зразках сироватки крові людини.^UThe PhD thesis is dedicated to the research and development of the amperometric nanocomposite-based bio-/chemosensors for the detection of clinically important low molecular weight metabolites in biological samples. The laboratory prototypes of the biosensors for the detection of choline, ammonium ions, L-arginine, creatinine, urea have been developed using commercial screen-printed electrodes, highly sensitive electro-deposited nanocomposites, and immobilized enzymes.The choline biosensors were developed using two different enzyme immobilization strategies: i) usage of the NH2-modified carbon nanotubes as a structural element of the choline oxidase (ChOx) membrane; ii) electrochemically assisted sol-gel deposition of the ChOx on gold screen-printed electrodes. The application of the sensors with the purpose of identifying choline in the baby milk demonstrated satisfactory metrological characteristics.A novel amperometric biosensor for the amino acid L-arginine (L-Arg) has been fabricated. It is based on the use of a Nafion/Polyaniline (PANi) composite on a platinum screen-printed electrode using a novel recombinant arginine deiminase. The biosensor was applied to the analysis of L-Arg in pharmaceutical samples and in spiked human plasma. A novel composite material for use in ammonium ions detection is described. A carbon electrode was modified with electrodeposited copper, a Nafion membrane and electropolymerized PANi. The chemosensor was applied to the quantification of ammonium ions by amperometry. It was applied to the determination of ammonium ion in human serum where it compared well with the photometric routine approach. The use of a novel ammonium ion-specific copper-polyaniline nano-composite as transducer for creatinine and urea biosensors is proposed. The performance of the biosensors in human serum samples was evaluated and a good correlation with standard spectrophotometric clinical laboratory techniques was found.

Дисертаційна робота присвячена розробці технології отримання концентрату ацетоно-бутилового бродіння (КАББ) прямого внесення на основі нових виділених штамів бактерій роду Clostridium, що дозволяє спростити та підвищити ефективність процесу отримання продуктів бродіння з субстратів. До складу КАББ ввійшли штами (C. beijerinckii ІМВ В-7806, С. beijerinckii ІМВ В-7701 та C. acetobutylicum ІМВ В-7807). Використання КАББ дозволяє отримувати бутанол також і з нетрадиційних субстратів: курячого посліду/ молочної сироватки різних лігноцелюлозних субстратів). Скорочення кількості технологічних стадій при використанні КАББ пришвидшує процес зброджування в порівнянні з традиційною технологією в 4 рази. Вперше виявлено взаємодію наночасток оксидів металів з АББ. Іммобілізація клітин КАББ в альгінаті натрію збільшує синтез бутанолу на 26 %.Розроблені ефективна технологія виготовлення КАББ і тимчасовий технологічний регламент на виробництво рідкої та сухої форми КАББ для використання його у зброджуванні субстратів методом його прямого внесення.^UThe dissertation is devoted to the development of technology to produce the direct inoculation biopreparation from concentrates of acetone-butyl bacteria (CABB) on the basis of newly isolated strains of bacteria of the genus Clostridium. Biopreparation is purposed to simplify and increase the efficiency of obtaining fermentation products from substrates. Bacteria-producers of solvents (acetone, butanol, ethanol) and organic acids were isolated from various environmental sources. Based on 16S rRNA gene analysis isolates were identified as belonging to species Clostridium beijerinckii and Clostridium acetobutylicum. Obtained information was provided to GenBank database. Passports of three Clostridia strains (C. beijerinckii - 2 strains, C. acetobutylicum – 1 strain) were composed and Certificates of deposit No. IMV B-7806, IMV B-7701, IMV B-7807 were granted by the Depository of D.K. Zabolotny Institute of Microbiology and Virology NAS of Ukraine. There was demonstrated a possibility of replacement of high cost grain substrates for the synthesis of butanol and organic acids by C. beijerinckii IMV B-7806, C. beijerinckii IMV B-7701 and C. acetobutylicum IMV B-7807 with common industrial wastes that are mass pollutants of the environment (chicken manure, whey). For the first time a bacterial concentrate (CABB) of direct inoculation was proposed for acetone-butyl fermentation of substrates. Proposed preparation does not require any specialized microbiological operations for use and can be directly inoculated into the substrate in liquid or dry granular forms. The CABB included strains (C. beijerinckii IMV B-7806, C. beijerinckii IMV B-7701 and C. acetobutylicum IMV B-7807). Reducing the number of stages with use of CABB fastens the fermentation process in 4 times compared to traditional technology. For the first time the interaction of nanoparticles of metal oxides and ABB was demonstrated. Changes in cell morphology were shown in bacteria-nanoparticles interaction. The specific effect of nanoparticles on the synthesis of fermentation products was revealed. There is a potential for further enhancement of CABB efficiency by the use of cerium, silver and iron oxide nanoparticles. Immobilization of CABB cells in sodium alginate increases the subsequent synthesis of butanol of 26%. Efficient and inexpensive CABB manufacturing technology has been developed, consisting of: 1) separate cultivation of C. beijerinckii IMV B-7806, C. beijerinckii IMV B-7701 and C. acetobutylicum IMV B-7807 on nutrient media of different composition; 2) immobilization of strains using sodium alginate at a concentration of 20 g/L; 3) formation of calcium-alginate granules at a concentration of calcium chloride not lower than 5 g / L; 4) drying (40-45 °C.).A temporary technological regulation for the production of liquid and dry form of CABB was developed to use it for fermentation of substrates by the method of direct inoculation.

Дисертацію присвячено розробці наукових та практичних основ модифікації вінілових полімерів на основі стиролу та метилметакрилату ненасиченими бета-дикетонатами металів шляхом їх хімічної іммобілізації на полімерних матрицях. В роботі дослідженні закономірності здійснення декількох способів синтезу моно- та гетерометальних бета-дикетонатвмісних полімерів. Вивчений вплив методу модифікації на структуру продуктів, що утворилися, а також їх молекулярно-вагові, реологічні, теплофізичні та термогравіметричні властивості.У роботі показано, що включення ненасичених бета-дикетонатів перехідних металів до складу традиційних полімерів перетворює їх на макроініціатори, на основі чого можлива подальша модифікація таких матеріалів, шляхом прищеплення до них того самого або іншого за природою мономеру. При цьому можна здійснювати дизайн розгалужених макромолекул з регульованою кількістю та довжиною розгалужень. Показано, що іммобілізація бета-дикетонатів перехідних металів на полімерних матрицях надає їм бактерицидних на фунгіцидних властивостей по відношенню до деяких мікроорганізмів, а включення хелатів з деякими рідкісноземельними металами - здатність проявляти люмінесценцію, що відкриває широкі перспективи практичного використання бета-дикетонатвмісних полімерних матеріалів.^UThe thesis is devoted to the development of scientific and practical principles of the modification of vinyl polymers based on styrene and methyl methacrylate with unsaturated metal beta-diketonates, by their chemical immobilization on polymer matrices. The laws of the implementation of two methods for the synthesis of mono- and heterometallic -diketonate-containing polymers were studied, namely radical copolymerization of unsaturated beta-diketonates of transition metals with vinyl monomers and complex formation of metal salts with beta-diketones previously immobilized on polymer matrices.Using unsaturated transition metal beta-diketonates in the radical polymerization of vinyl monomers, their multifunctional action as initiators, comonomers and inhibitors was established. These functions can be controlled using various concentrations, temperatures and donor additives. The presence of such an effect ensures the introduction of chelates into the polymer chain and causes the kinetics of radical polymerization to deviate from the classical dependences: the process rates have a nonlinear dependence on the concentration of beta-diketonate, the orders of reaction for the chelate are less than 0,5, and the molecular masses increase proportionally with increasing polymerization rate. Depending on the nature of the metal, for each metal complex there is a certain boundary concentration, upon reaching which, inhibition begins to prevail over initiation, resulting in inhibition of the process. This fact limits the comonomer function of unsaturated beta-diketonates and leads to the introduction of metal into the polymer in amounts of less than 1%. It was established that the inhibitory effect can be reduced by increasing the temperature, using donor solvents and an additional initiator – benzoyl peroxide.Modification of polystyrenes (PS) and polymethyl methacrylates (PMMA) by complexation of metal salts with copolymer beta-diketones as macromolecular ligands leads to the production of beta-diketonate-containing polymers with a metal content of up to 2%. At the same time, factors affecting the number of chelate groups in the polymer are: the nature of the solvent, matrix, acidosols and their concentration. It was found that the most effective chelation occurs with the participation of the 1,4-dioxane - metal acetate system. In the case of using conjugated beta-diketones for obtaining a macromolecular ligand, it is necessary to use a compensation copolymerization method to more evenly distribute chelating groups in the chain, while the volume ratio of vinyl beta-diketone: vinyl monomer should not be large (1:30). In this case, macromolecular chelates are formed according to the intramolecular type; with an increase in the amount of the beta-diketone component, polymeric beta-diketonates of divalent metals have an intermolecular type structure, and the proportion of mixed-ligand complexes in the reaction products increases. For more effective regulation of the amount of metals, a fundamentally new method for the synthesis of bimetallic polymer beta-diketonates has been developed, which is a combination of copolymerization and complexation methods.

Дисертаційну роботу присвячено дослідженню біохімічних механізмів посилення протипухлинної активності нових похідних 4-тіазолідинону in vitro, підвищення їхньої розчинності і зменшення негативних побічних реакцій in vivo за умов доставки цих похідних у клітини-мішені нанорозмірним полімерним носієм полі(ВЕП-ГМА)-графт-ПЕГ. За результатами досліджень in vitro виявлено, що Les-3288 ефективно діє на клітини лінії С6 гліоми щура і лінії U251 гліоми людини, а сполука Les-3833 володіє високою токсичною дією, близькою до дії доксорубіцину, щодо клітин WM793 і SK-MEL-28 меланоми людини. Запропоновано систему доставки протипухлинних похідних 4-тіазолідинону на основі полімерного нанорозмірного носія для підвищення розчинності і посилення їхньої біологічної активності. Встановлено, що іммобілізація водонерозчинних похідних 4-тіазолідинону на полімерному наноносії зумовлює утворення водорозчинних комплексів, що підвищує їхню стабільність, покращує адресність дії, посилює цитотоксичну дію in vitro і знижує загальну токсичну дію in vivo цих протипухлинних речовин. Похідні 4-тіазолідинону у складі нанокомплексів з полімерним носієм ефективніше, ніж у вільному стані, знижують життєздатність in vitro пухлинних клітин. Доведено, що створений комплекс похідних 4-тіазолідинону покращує адресність дії протипухлинних сполук, сприяючи зменшенню негативних побічних реакцій, зокрема кардіо-, гепато- і нефротоксичну дії в організмі лабораторних тварин. Визначено вміст метаболітів вільнорадикального окиснення, продуктів ліпопероксидації, активність ензимів системи антиоксидантного захисту, а також рівень метаболітів нітративного стресу й активність ензимів синтезу нітрогену оксиду за впливу in vivo похідних 4-тіазолідинону та їхніх комплексів з наноносієм. Показано, що цитотоксична дія похідних 4-тіазолідинону як у вільному стані, так і у складі комплексів з полімерним наноносієм, реалізується за допомогою апоптотичних механізмів, що підтверджено результатами FACS-аналізу наявності фракції pre-G1 клітин С6 гліоми щура та появи Анексин V+ клітин. Виявлено пригнічення росту лімфоми NK/Ly, прищепленої мишам лінії BALB/c, сполуками Les-3288 і Les-3833, що призводить до збільшення тривалості життя мишей-пухлиноносіїв. Продемонстровано посилення ефективності дії Les-3833 у комплексі з наноносієм полі(ВЕП-ГМА)-графт-ПЕГ на моделі лімфоми NK/Ly, що супроводжується зменшенням побічних реакцій, порівняно з дією доксорубіцину.^UThis thesis work is devoted to the study of the biochemical mechanisms for enhancing of the antitumor activity of new 4-thiazolidinone derivatives, increasing of their solubility, and reducing negative side effects in vitro and in vivo through the delivery of these derivatives into target cells by a synthetic nanoscale polyethylene glycol-containing polymeric nanocarrier. The Les-3288 derivative has a highly toxic effect towards cells of the rat glioma C6 line and the human glioma U251 line. The Les-3833 compound has high toxicity, close to that of doxorubicin, towards the human melanoma cell lines WM793 and SK-MEL-28. Сomplexes of 4-thiazolidinone derivatives with a nanosized polymeric carrier functionalized with PEG significantly reduced the overall toxic effect of these antitumor compounds in the body. It was established that the immobilization of the water-insoluble 4-thiazolidinone derivatives on this polymeric nanoscale carrier led to the formation of water-soluble complexes with improved stability that penetrate cells more rapidly, retained their biological activity for a longer time, provided accumulation in the target tissue or organ and enhanced cytotoxic action in vitro. The derivatives of 4-thiazolidinones in complexes with the polymeric nanocarrier reduced the viability of mammalian tumor cells in vitro more effectively than the derivatives in free form. It was proved that the created complexes of 4-thiazolidinone derivatives with the polymeric nanocarrier improved the targeting by these antitumor derivatives and reduced the negative side effects, in particular cardio-, hepato- and nephrotoxic effects in the body of laboratory animals. The content of metabolites of free radical oxidation, products of lipoperoxidation, activity of the antioxidant protection system enzymes, as well as the levels of metabolites of nitrosative stress and activities of enzymes of synthesis of nitric oxide synthesis by the derivatives of 4-thiazolidinones and their complexes with the polymeric nanocarrier were determined in vivo. It was proved that the cytotoxic action of 4-thiazolidinone derivatives both in free form and in the complexes with the polymeric nanocarrier is realized by the apoptotic mechanisms, as confirmed by the results of FACS analysis of the presence of pre-G1 cells in rat C6 glioma Annexin V+ cells. The implanted lymphomas were inhibited by Les-3288 and Les-3833 that led to an increased life span of the tumor-bearing mice. Enhanced effectiveness of Les-3833 in combination with the polymeric nanocarrier was demonstrated in the NK/Ly lymphoma model. This effect was accompanied by reduced negative side effects compared to those of the doxorubicin.

Токсичні сполуки Купруму є одними з найбільш поширених та екологічно небезпечних забруднювачів довкілля. Вони потрапляють у довкілля як у місцях родовищ, так і внаслідок промислової та побутової діяльності людини. Забруднення Купрумом згубно діє на екосистеми. Найбільш потужними джерелами забруднення Купрумом є гірнично-видобувні та гірничо-переробні підприємства, а також стічні води промислових підприємств. На сьогодні, пошук ефективних методів очищення екосистем від сполук Купруму є актуальним для збереження довкілля. Перспективною є розробка мікробних методів знешкодження сполук Купруму. Ці методи потребують виділення та вивчення мікроорганізмів, що стійкі до Купруму у високих концентраціях та здатні взаємодіяти з ним (накопичувати, відновлювати, осаджувати тощо). Скринінг екосистем на наявність таких мікроорганізмів, розуміння їх молекулярних і фізіологічних механізмів стійкості та детоксикації сполук Купруму мають пріоритетне значення для охорони довкілля. Ці знання є необхідними для розробки природоохоронних біотехнологій очищення купрумвмісних стічних вод та забруднених Купрумом ґрунтів. Резистентні та неадаптовані до Купруму мікроорганізми можуть бути використані для розробки промислових біотехнологій.Вперше експериментально підтверджено положення термодинамічного прогнозування про можливість росту та взаємодії мікроорганізмів з розчинними сполуками Купруму(ІІ) за його надвисоких, одномолярних (63546 мг/л Cu2+) концентрацій. Вперше проведено скринінг природних екосистем п’яти географічних регіонів земної кулі (України, Антарктиди, Арктики, Ізраїлю та Південної Америки) на наявність купрумрезистентних мікроорганізмів. Показано їх широке розповсюдження та визначено кількісні показники стійкості до токсичних сполук Купруму. Виявлено, що у зразках ґрунту, глини і піску у значній кількості (від n×102 до n×104 КУО/г) присутні мікроорганізми, стійкі до Купруму у надвисоких концентраціях (1000 – 15500 мг/л) за культивування на агаризованому поживному середовищі. Виділено 9 бактеріальних купрум-резистентних штамів (Pseudomonas lactis UKR1, P. panacis UKR 2, P. veronii UKR 3 і UKR4, Staphylococcus succinus Cop98, Pantoea agglomerans Cop101, Bacillus mycoides Cop102, B. megaterium Cop99, B. velezensis Cop41) та 1 штам дріжджів (Rhodotorula mucilaginosa UKR5), що здатні рости у присутності 1 моль/л, тобто 63546 мг/л Cu2+ у рідкому поживному середовищі.Вперше секвеновано геноми чотирьох штамів Pseudomonas lactis UKR1, P. panacis UKR 2, P. veronii UKR 3 і UKR4, що стійкі до 1 моль/л Cu2+ та показано здатність Pseudomonas lactis UKR1 взаємодіяти зі сполуками Купруму за усіма термодинамічно допустимими шляхами: іммобілізація (акумуляція в клітинах, відновлення до нерозчинних сполук та осадження без зміни валентного стану) та мобілізація. Геномні послідовності надстійких до Купруму штамів Pseudomonas lactis UKR1, Pseudomonas panacis UKR2, Pseudomonas veronii UKR3 та Pseudomonas veronii UKR4 зареєстровані у базі даних DDBJ/ENA/GenBank з номером доступу до біопроєкту PRJNA565195 та номерами доступу до геномів – VWXW00000000, VWXV00000000, VWXU00000000, VWXT00000000 відповідно. Проведено початковий скринінг геномів, що показав наявність генетичних детермінант, які кодують стійкість до Купруму – білки А, B, D, купрум-експортуюча АТФаза copA3, мідний шаперон copZ, а також двокомпонентна регуляторна система cusRS. Доведено здатність неадаптованого до Cu2+ облігатно-анаеробного водень-синтезувального штаму Clostridium butyricum 92 іммобілізувати Cu2+ з ефективністю 88,0–99,2% у концентраційному діапазоні 50 – 200 мг/л Cu2+. Проте ефективність іммобілізації Cu2+ надстійким до Купруму штамом P. lactis UKR1 становила лише 18–76,8% за вихідної концентрації 200 мг/л Cu2+. Вперше встановлено можливість регуляції видів взаємодії мікроорганізмів зі сполуками Купруму на прикладі штаму P. lactis UKR1. Доведено високу ефективність іммобілізації Cu2+ за відновлення до нерозчинного Cu2O↓ а також осадження Cu2+ без зміни валентного стану неадаптованими до Купруму низькопотенціальними воденьсинтезувальним та метаногенним угрупованнями. Теоретично обґрунтовано та підтверджено експериментально високу ефективність акумуляції рослинами іонів токсичних металів внаслідок їх стереохімічної аналогії з макроелементами. У вегетаційних умовах доведено ефективність використання тютюну справжнього Nicotiana tabacum L. сорту Djubek для вилучення сполук зазначених металів з контамінованих ґрунтів за високої вихідної концентрації кожного з металів – 500 мг/кг ґрунту.^UToxic copper compounds are one of the most spread and ecologically hazardous contaminants of the environment. They are released into the environment in the places of its deposits and as a result of human industrial and household activities. Environmental pollution with copper compounds has a detrimental effect on ecosystems. The most powerful sources of copper pollution are mining sites, as well as wastewater of industrial enterprises. Nowadays, the development of the effective methods of ecosystems purification is relevant for the preservation of the environment. The development of microbial methods of toxic copper detoxification is promising. These methods require the isolation and investigation of microorganisms that are resistant to copper in high concentrations and are able to interact with it (accumulate, reduce, precipitate, etc.). Screening ecosystems for the presence of such microorganisms and understanding their molecular and physiological mechanisms of resistance and detoxification of hazardous copper compounds are of priority importance for environmental protection. These knowledges are necessary for the development of environmental protection biotechnologies for the purification of copper-containing wastewater and copper-contaminated soils.The position of the thermodynamic prognosis about the possibility of growth and interaction of microorganisms with soluble copper(II) compounds at extremely high, one-molar (63546 mg/L) concentrations was confirmed experimentally for the first time. The natural ecosystems of five geographical regions of the globe (Ukraine, Antarctica, the Arctic, Israel, and South America) were screened for the presence of copper-resistant microorganisms. Their wide distribution was shown and the quantitative parameters of resistance to toxic copper compounds were determined. It was determined that there are microorganisms in the studied samples of soil, clay and sand, resistant to copper in extremely high concentrations (1000 – 15500 mg/L) in a significant amount (from n×102 to n×104 CFU/g) during cultivation in the agar nutrient medium. Nine new copper-resistant bacterial strains (Pseudomonas lactis UKR1, P. panacis UKR 2, P. veronii UKR 3 and UKR4, Staphylococcus succinus Cop98, Pantoea agglomerans Cop101, Bacillus mycoides Cop102, B. megaterium Cop99, B. velezensis Cop41) and 1 yeast strain (Rhodotorula mucilaginosa UKR5) were isolated capable to grow in the presence of 1 M or 63,546 mg/L Cu2+ in a liquid nutrient medium.For the first time, the genomes of the four strains of Pseudomonas lactis UKR1, P. panacis UKR 2, P. veronii UKR 3 and UKR4 resistant to 1 mol/L Cu2+ were sequenced. The ability of Pseudomonas lactis strain UKR1 to interact with copper compounds via all thermodynamically acceptable pathways (immobilization (accumulation in cells, reduction precipitation to insoluble compounds and precipitation without valency changing) as well mobilization) was shown. Genomic sequences of highly resistant strains of Pseudomonas lactis UKR1, Pseudomonas panacis UKR2, Pseudomonas veronii UKR3 and Pseudomonas veronii UKR4 have been deposited in the DDBJ/ENA/GenBank database with bioproject accession number PRJNA565195 and genome accession numbers – VWXW00000000, VWXV00000000, VWXU00000000, VWXT00000000, respectively. Initial screening of the four genomes for genes encoding copper resistance mechanisms was shown the presence A, B, D proteins, copper-exporting ATPase copA3, copper chaperone copZ, as well as the two-component regulatory system cusRS. The ability of the unadapted to Cu2+ strict anaerobic hydrogen-synthesizing strain Clostridium butyricum 92 to adapt and immobilize Cu2+ with the efficiency of 88,0–99.2% in the concentration range of 50–200 mg/L Cu2+ has been proven. However, the efficiency of Cu2+ immobilization by the highly resistant to copper P. lactis strain UKR1 was 18.0–76.8% at the initial concentration of 200 mg/L Cu2+. For the first time, the possibility of regulation of types of the microorganisms interaction with copper compounds was established on the example of P. lactis strain UKR1. The high effectiveness of the copper immobilization via reduction to insolvable Cu2O↓ as well as precipitation of Cu2+ without valence changing by unadapted diversified hydrogen-synthesizing and methanogenic microbial communities has been proven. The high efficiency of the toxic metals ions accumulation by plants due to their stereochemical analogy with macroelements has been theoretically substantiated and experimentally confirmed. The effectiveness of using tobacco Nicotiana tabacum L. variety Djubek for the removal of specified metals from contaminated soils at a high initial concentration of each metal – 500 mg/kg soil has been proven in the vegetation conditions. The copper-resistant and unadapted microorganisms can be used for the development of industrial biotechnologies.