Группа экологических исследований
и хроматографического анализа
НИОХ СО РАН

Основные научные результаты

2014

Впервые на антиоксидантных платформах a-токоферола и тролокса синтезирована перспективная группа сукцинильных спин-меченых соединений. При исследовании полученных соединений с использованием SOS-хромотеста для них выявлено отсутствие генотоксичности. Полученные моно- и бирадикалы являются полифункциональными гибридными системами и могут быть использованы для создания современных митохондриально направленных противораковых препаратов, биомедицинских исследований живых систем и изучения физико-химических свойств материалов методами ЭПР и МРТ (Совместно с ЛАС НИОХ СО РАН).
Синтезированы биологически активные моно- и дизамещенные производные флавоноида дигидрокверцетина по реакции Манниха с алкалоидом цитизином. Разработан способ синтеза моносукцината дигидрокверцетина с высоким выходом. Кристаллическая структура сукцинильного производного дигидрокверцетина установлена методом РСА. При взаимодействии сукцината дигидрокверцетина с цитизином получен водорастворимый конъюгат, растворимость которого в воде в 40 раз выше, чем у дигидрокверцетина. Синтезированные соединения перспективны для создания новых медицинских препаратов широкого спектра действия (Совместно с ЛАС НИОХ СО РАН).
Методом ВЭЖХ с УФ- и масс-селективным детектированием исследована бутанольная фракция этанольного экстракта надземной части смолевки S. colpophylla, интродуцированной в Сибирском ботаническом саду Томского государственного университета. Получены характерные хроматографические профили экдистероидов и флавоноидов на аналитических длинах волн 254 и 360 нм соответственно. В группе экдистероидов идентифицированы мажорные компоненты: 20-гидроксиэкдизон, полиподин В, экдизон, интегристерон А. Флавоноиды в основном представлены группой из четырех изомерных С-гликозилированных флавонов. Суммарное содержание экдистероидов и флавоноидов в бутанольном экстракте составляет 2.7% (20-гидроксиэкдизона – 1.4%) и 5.6% (мажорный флавон 2 – 4,3%) соответственно (Совместно с СБС ТГУ).
Методом ВЭЖХ проведено исследование состава фенольных соединений экстрактов из растительного сырья Бурятии, традиционно используемого в тибетской медицине, на основе которых разработаны фитосредства «Панкреофит» и «Тиреотон». Установлено, что основными группами фенольных соединений в экстрактах являются фенолокислоты типа С6-С1 и фенилпропаноиды типа С6-С3 и С6-С3-С6. Практически во всех экстрактах идентифицирована хлорогеновая кислота и гликозилированные флавононы (Совместно с ИОиЭБ СО РАН).

2013

Впервые для бассейна реки Селенги на территории Монголии и России исследованы процессы распределения, накопления и биоаккумуляции стойких органических загрязнителей (СОЗ), содержание которых в различных зонах бассейна р. Селенги определяется совокупностью физических, химических и биологических процессов. Полученные данные позволили оценить роль дельты р. Селенги как естественного биогеохимического фильтра для СОЗ . Установлено, что в российской части бассейна р. Селенги происходит «разгрузка» СОЗ, поступающих с поверхностными водами с монгольской стороны. Заключительные процессы самоочищения происходят в дельте р. Селенги. Полученные высокие коэффициенты биоконцентрирования СОЗ в биоте могут быть использованы как универсальные биоиндикаторы антропогенного загрязнения водных экосистем и для оценки риска для экосистем и населения (Совместно с БИП СО РАН).
Проведено сравнительное исследование состава фенилпропаноидов листьев березы повислой (Betula pendula) и ивы козьей (Salix caprea) – кормовых растений гусениц непарного шелкопряда, собранных в районах их массового размножения в Зауралье. Методом ВЭЖХ установлено, что основными группами фенилпропаноидов являются свободные и гликозилированные флавоноиды и гидроксикоричные кислоты. Выявлено, что содержание суммы гидроксикоричных кислот в экстрактах сопоставимо, содержание флавоноидов в листьях березы ~ 1,5 раза выше, чем в листьях ивы. Полученные данные будут использованы для выявления возможного участия фенилпропаноидов в индуцированных и конституционных защитных реакциях кормового растения (Совместно с ИСиЖС СО РАН).
Методом ВЭЖХ изучена фармакокинетика антипирина (антипириновый тест), в плазме крови пациентов НИИ патологии и кровоснабжения им. Е.Н. Мешалкина до и после операции аорто-коронарного шунтирования. Рассчитаны фармакокинетические параметры , позволяющие оценить метаболизирующую функцию печени под влиянием факторов операционной агрессии. Полученные данные могут быть использованы для разработки индивидуализированных схем лечения пациентов с ишемической болезнью сердца и ее последствий (Совместно с ФГУ НИИПК).
Разработана и аттестована метрологической службой ТГУ методика определения массовой концентрации тетрабромэтана в атмосферном воздухе методом газовой хроматографии. Установлены диапазон измерений, показатели точности, повторяемости и воспроизводимости.

2012

Впервые для водных экосистем Байкальской природной территории разработана биоаккумулятивная модель накопления стойких органических загрязнителей (СОЗ) . Рассчитаны факторы биоконцентрации (BCF), сорбции (KOC), биоаккумуляции (BSAF) и биомагнификации (BMF), являющиеся основными критериями для оценки экологического риска для водных экосистем. Показано, что выбранные биоиндиаторные организмы обладают высокой и чрезвычайно высокой способностью к накоплению СОЗ (Совместно с БИП СО РАН).
Методом хромато-масс-спектрометрии в режимах полного ионного тока и селективного детектирования по индивидуальным характеристичным ионам получены и расшифрованы детальные хроматографические профили ПАУ, нормальных углеводородов и реликтовых биомаркеров нефти – гопанов и стеранов в воде и прибрежных донных отложениях оз. Байкал в районах выхода природной нефти (Совместно с БИП СО РАН).
При взаимодействии дигидрокверцетина и тролокса, обладающих широким спектром биологических свойств, с нитроксильными радикалами ряда пирролидина и пиперидина синтезированы первые их спин-меченые производные . На примере спин-меченых коньюгатов дигидрокверцетина и тролокса с амино-ПРОКСИЛом, показано, что ЭПР-контрастные репортерные группы устойчивы в организме подопытных животных (мыши) при перроральном и внутрибрюшинном введении. Полученные спин-меченые соединения представляют интерес в качестве полифункциональных биологически и фармакологически активных веществ и контрастирующих агентов для биомедицинских исследований методами магнитно-резонансной томографии (Результат представлен в Отчетных материалах Научного совета РАН по органической химии за 2012 г.) (Совместно с ЛАС НИОХ СО РАН).
Методом ВЭЖХ исследован качественный состав фенилпропаноидов водно-спиртового экстракта листьев березы Betula Pendula , кормового растения гусениц непарного шелкопряда, собранных в Новосибирской области и установлено, что основными являются флавоноиды и гидроксикоричные кислоты преимущественно в гликозилированном виде. Выявлено, что соотношение флавоноидов в гликозилированном и свободном виде ~10:1. Полученные данные использованы для определения степени участия фенилпропаноидов в индуцированных и конституционных защитных реакциях кормового растения против гусениц непарного шелкопряда (Совместно с ИСиЖС СО РАН).
На основе эфирного масла пихты сибирской разработана новая препаративная форма средства защиты растений с фунгицидными и ростостимулирующими свойствами ПИХТОРОС-ПЛЮС с использованием водорастворимых полимеров. Эмульсионное средство обладает высокой ростостимулирующей активностью, снижает заболеваемость сельскохозяйственных культур, приводит к увеличению урожайности зерновых и овощных культур (Совместно с СибНИИРС СО РАСХН).
Разработана методика определения антипирина, маркерного соединения при оценке активности печеночных монооксигеназ, в плазме крови методом ВЭЖХ с целью исследования факторов послеоперационной агрессии на биотрансформирующую функцию печени. Установлена степень извлечения антипирина из плазмы крови, диапазон измеряемых концентраций, предел обнаружения, погрешность методики. Разработанная методика может быть использована для определения содержания антипирина в других биологических жидкостях.

2011

Разработана методика количественного определения содержания антоцианов методом ВЭЖХ в ягодном сырье на примере плодов жимолости синей Lonicera caerulea L. методом ВЭЖХ. Определены диапазон измеряемых концентраций, предел обнаружения, погрешность методики. Разработанная методика может быть использована для количественного определения содержания антоцианов в растительном сырье.
Проведена оценка канцерогенных ингаляционных рисков для здоровья населения гг. Новосибирска, Кемерово, Барнаула, Искитима на основе данных по анализу загрязнения снегового покрова бенз(а)пиреном и другими ПАУ в зимнем сезоне 2010/11 гг. Во всех городах выявлены зоны с очень высокими уровнями содержания канцерогенных ПАУ в снежном покрове и установлены количественные отношения между концентрациями ПАУ в снеге и атмосферном воздухе (Совместно с ИВМиМГ и ИНХ СО РАН).
Методами ГХ/МС и ВЭЖХ исследован спиртовый экстракт с поверхности листьев березы (Betula Pendula) , кормового растения гусениц непарного шелкопряда, собранных в Новосибирской области в районах массового размножения вредителей. Установлено, что основными группами экстрактивных веществ являются тритерпеноиды преимущественно даммаранового типа и стерины, алифатические углеводороды и производные жирных кислот, флавоноиды. При анализе хроматографических профилей фенилпропаноидов установлено, что основными являются агликоны флавониодов с апигениновым остовом. Полученные данные использованы для исследования биохимических и молекулярно-биологических процессов в системе «дерево-насекомое-патоген» и для разработки средств защиты растения от фитофагов (Совместно с ИСиЖС СО РАН).
На основе эфирного масла пихты сибирской разработан препарат для растениеводства ПИХТОРОС с использованием жидкого мыла. Препарат проявляет высокие ростостимулирующие и фунгицидные свойства и предназначен для предпосевной обработки семян и опрыскивания в период вегетации. Использование пихтового масла для борьбы с болезнями сельскохозяйственных культур существенно расширяет область его применения (Совместно с СибНИИРС СО РАСХН).
Методом гель-проникающей хроматографии исследованы облученные водные растворы промышленно выпускаемых полиэтиленгликолей ПЭГ-1.5, ПЭГ-4, ПЭГ-6, ПЭГ-10, ПЭГ-20 и ПЭГ-40, применяемых для иммобилизации и модификации биологически активных соединений и не обладающие иммуногенностью и токсичностью. Выявлено образование ковалентно-связанных частиц с превышением исходной массы в 2-100 раз в зависимости от молекулярной массы исходного ПЭГ, концентрации раствора и дозы облучения. Установлено, что все ковалентно-связанные частицы, полученные из облученных ПЭГ-4 – ПЭГ-40 в воде образуют надмолекулярные агрегаты с массами более 200000 KDa (Совместно с СЦФиБ).
Проведена переаттестация и регистрация в Федеральном реестре Методики выполнения измерений содержания тритерпеновых кислот в препаратах и продуктах, получаемых из пихты сибирской, методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.

2010

Методом ГХ/МС исследованы составы и профили стойких органических загрязнителей (ХОП – хлорорганические пестициды, ПХБ – полихлорированные пестициды, ПАУ – полициклические ароматические углеводороды) в образцах поверхностных вод и донных осадков оз. Гусиное Байкальской природной территории. По результатам анализа характерных соотношений СОЗ выявлены их источники поступления в экосистему БПТ (Совместно с БИП СО РАН).
Методом ВЭЖХ с диодноматричным и масс-селективным детектированием идентифицированы все основные соединения фенилпропаноидного комплекса плодов жимолости синей Lonicera caerulea L. различного генетического происхождения, интродуцированной в Центральном сибирском ботаническом саду из Горного Алтая, Камчатки и Приморского края. С использованием УФ- и масс-спектральных характеристик установлен состав гидроксикоричных кислот, антоцианов, флаванонолов и флавонов плодов жимолости. На 63 образцах плодов жимолости выявлена изменчивость фенилпропаноидного состава в зависимости от генетического и эколого-геогафического происхождения. Показано, что при скрещивании географически удаленных по месту происхождения образцов жимолости у гибридов первого поколения наблюдается значительное увеличение содержания фенилпропаноидов в плодах. При образовании гибридов второго поколения содержание отдельных компонентов может как увеличиваться, так и уменьшатся в зависимости от варианта скрещивания (Совместно с ЦСБС СО РАН).
Методами газовой и высокоэффективной жидкостной хроматографии установлен детальный состав низкомолекулярных соединений биологически активного фенольного водно-этанольного экстракта древесной зелени пихты сибирской Abies Sibirica, действующее вещество препарата для растениеводства АБИСТИМ. Методами ГХ/МС и ВЭЖХ получены детальные хроматографические профили групп гидроксибензойных и гидроксикоричных кислот, лигнанов, флавоноидов, идентифицированы все основные соединения фенольного комплекса древесной зелени пихты сибирской.

2009

Методом ВЭЖХ показано, что хрусталики преждевременно стареющих крыс линий WISTAR и OXIS содержат триптофан и кинуренин , являющиеся УФ-фильтрами в хрусталике глаза человека. Выявлено симбатное изменение концентрации триптофана и кинуренина в первой половине жизненного цикла подопытных животных. Полученные данные указывают на возможность использования быстростареющих крыс линий WISTAR и OXIS в качестве моделей для изучения развития катаракты, разработки средств диагностики, профилактики и лечения катаракты (Совместно с МТЦ и ИЦиГ).
Разработана общая схема комплексной переработки биомассы хвойных пород деревьев, позволяющая существенно повысить степень извлечения практически важных экстрактивных веществ (древесная зелень пихты - до 50%, древесина лиственницы – до 25%) и расширить ассортимент получаемых лесохимических продуктов. Путем последовательной экстракции из биомассы древесной зелени пихты, древесины и коры лиственницы с использованием современных средств интенсификации экстрактивных процессов, выделены биологически активные липидные, фенольные и углеводные комплексы. Для всех выделенных биологически активных комплексов проведены специализированные лабораторные и полевые испытания на физиологическую активность на широком круге сельскохозяйственных культур, которые показали высокие ростостимулирующие, фунгицидные и антистрессовые свойства (биологическая эффективность 40 – 100%), что указывает на перспективность их использования в сельском хозяйстве.
Путем мацерации при различных температурах, а также с применением ультразвукового и микроволнового воздействий получен фенольный комплекс древесины лиственницы Larix Sibirica. Показано, что соотношение низко- и высокомолекулярных фенольных соединений в экстракте ~ 1:1. Методами гравиметрии и ИК-спектроскопии показано, что основными в группе высокомолекулярных соединений являются поликонденсированные катехины. Методом ВЭЖХ для низкомолекулярных фенольных соединений экстракта получен хроматографический профиль («отпечатки пальцев») на характерных для фенилпропаноидов длинах волн и установлено, что основными группами являются лигнаны, флавоноиды и гидроксикоричные кислоты. Детальный состав низкомолекулярных фенольных соединений экстракта установлен методами хромато-масс-спектрометрии. Выделенный фенольный комплекс испытан на широком круге сельскозяйственных культур и показал высокую физиологическую активность.
Создана коллекция хроматографических и хромато-масс-спектрометрических профилей более 60 образцов эфирных масел растений различных ботанических видов и происхождения.
Разработана методика анализа молекулярно-массового распределения высокомолекулярных водорастворимых полимеров с использованием инструментальной гель-проникающей хроматографии с применением водно-солевого элюента и специализированной колонки PLAquagelOH MIX на жидкостном хроматографе Agilent 1200. Получены данные о молекулярно-массовом распределении в углеводных комплексов древесины лиственницы и древесной зелени пихты сибирской.
Методом ГХ и ГХ/МС получены метаболические профили и исследованы закономерности накопления и распределения свободных жирных кислот, как маркеров патогенной активации перекисного окисления липидов, и токоферолов, как маркеров антиоксидантной активности, в лимфатической и периферической кровеносной системах организма в нормальных условиях, при моделировании хронического гепатита и ишемии и их коррекции путем добавления в рацион питания животных биологически активных добавок и при воздействии на организм низкоэнергетического лазерного излучения. Полученные результаты свидетельствуют о важной роли лимфатической системы в механизме окислительного гомеостаза организма (совместно с ИКиЭЛ СО РАМН).

2008

Методом хромато-масс-спектрометрии с использованием детектирования по индивидуальным характеристичным ионам и полному ионному току определено содержание хлорорганических пестицидов (ХОП), полихлорированных бифенилов (ПХБ), полициклических ароматических соединений (ПАУ), фенолов и нефтяных углеводородов в поверхностных водах и донных осадках бассейна р. Селенга на территории Монголии. Установлены зоны наибольшего техногенного загрязнения экосистемы бассейна р. Селенга на территории Монголии – г. Улан-Батор и г. Замар. (Совместно с БИП СО РАН).
Методом ВЭЖХ установлен групповой состав фенольного комплекса древесной зелени пихты сибирской Abies Sibirica, полученного путем водно-спиртовой экстракции шрота после выделения компонентов препарата НОВОСИЛ и показано, что основными в составе экстракта являются гидроксибензойные и гидроксикоричные кислоты, флавоноиды и лиганы. На основе полученного фенольного комплекса, разработан и запатентован препарат для растениеводства АБИСТИМ . АБИСТИМ - низкодозный препарат для предпосевной обработки зерновых и овощных культур, являющийся стимулятором иммунитета, роста и развития растений с фунгицидными и антистрессовыми свойствами (Совместно с СибНИИРС СО РАСХН).
Методом ВЭЖ получен хроматографический профиль и установлен групповой состав фенольных соединений, входящих в состав препарата НОВОСИЛ: производные гидроксикоричных кислот, флавоноиды и лигнаны.
Разработаны методики для определения содержания аверсектина С в плазме, жировой, мышечной и печеночной тканях сельскохозяйственных животных методом ВЭЖХ. Получены фармакокинетические характеристики для авермектинового комплекса при испытаниях на сельскохозяйственных животных Горного Алтая (овцы, маралы, коровы) при пероральном введении, которые использованы для разработки новых эффективных антипаразитарных препаратов для сельского хозяйства и современных технологий их применения. (Совместно с ИЭВСиДВ СО РАСХН).
Получены хроматографические профили и УФ-спектральные отношения растительных масел, характеризующихся различным содержанием продуктов окисления. Методом ВЭЖХ на примере образцов подсолнечного масла с добавлением растительных и эфирных масел установлено, что функционализированные масла более устойчивы к окислению. Полученные данные могут быть использованы для разработки новых лечебно-профилактических продуктов (Совместно с СибУПК).
С использованием метода ВЭЖХ исследованы составы глюкозо-фруктозных смесей, получены кинетические закономерности изомеризации моносахаридов в различных гомогенных и гетерогенных условиях и определено время установления истинного равновесия изомеризации. Полученные данные могут быть использованы для разработки отечественной проточной технологии производства глюкозо-фруктозных сиропов (Совместно с ИК СО РАН).