Квантово-химическое моделирование метотрексат-фуллереноловых радионуклидных агентов терапии онкологических заболеваний

С целью терапевтического уничтожения онкологических новообразований обычно применяют химиотерапию или лучевую терапию, а в изотопной медицине – вводят в опухоль соответствующие короткоживущие радионуклиды (⁵⁹Fe, ⁹⁰Y, ⁹⁵Zr, ^99mTc, ¹⁰⁶Ru, ^114*In, ¹⁴⁷Eu, ¹⁴⁸Eu, ¹⁵⁵Eu, ¹⁷⁰Tm, ¹⁸⁸Re, ²¹⁰Po, ²²²Rn, ²³⁰U, ²³⁷Pu, ²⁴⁰Cm, ²⁴¹Cm, ²⁵³Es). Бинарная (или нейтронозахватная) – технология, разработанная для избирательного воздействия на злокачественные новообразования и использующая тропные к опухолям препараты, содержащие нерадиоактивные нуклиды (¹⁰B, ¹¹³Cd, ¹⁵⁷Gd и др.) Триадная – последовательное введение в организм комбинации из двух и более, по отдельности неактивных и безвредных компонентов, тропных к опухолевым тканям и способных в них селективно накапливаться или вступать друг с другом в химическое взаимодействие и уничтожать опухолевые новообразования под действием определенных сенсибилизирующих внешних воздействий. Целью настоящей работы является квантово-химическое моделирование электронной структуры и анализ термодинамической устойчивости новых метотрексатсодержащих фуллереноловых радионуклидных наноразмерных агентов-истребителей опухолевых новообразований. Необходимость предварительных исследований по моделированию такого рода объектов обусловлена очень высокой трудоемкостью, стоимостью и сложностью их практического получения.

1. Mayles, P. Handbook of Radiation Therapy Physics: Theory and Practice / P. Mayles, A. Nahum, J. C. Rosenwald. – Taylon & Francis, 2007. – 1450 p. https://doi.org/10.1201/9781420012026

2. Hosmane, N. S. Boron and Gadolinium Neutron Capture Therapy for Cancer Treatment / N. S. Hosmane, J. A. Maquire, Y. Zhu. – World Scientifc Publishing Co. Pte. Ltd., 2012. – 300 p. https://doi.org/10.1142/8056

3. Vorst, A. V. RF/ Microwave Interaction with Biological Tissues / A. V. Vorst, A. Rosen, Y. Kotsuka. – IEEE Press, Wiley Interscience, A John Wiley & Sons., Inc., Publ., 2006. – 346 p. https://doi.org/10.1002/0471752053

4. Water Entrapped inside Fullerene Cages: A Potential Probe for Evaluation of Bond Polarization / Y. Hashikawa [еt al.] // Angew. Chemie. Intern. Ed. – 2016. – Vol. 55, № 42. – P. 13109–13113. https://doi.org/10.1002/anie.201607040

5. Isolation of the simplest hydrated acid / R. Zang [еt al.] // Sci. Adv. – 2017. – Vol. 3, № 4. – e1602833. https://doi.org/10.1126/sciadv.1602833.

6. Противоопухолевая активность производных фуллерена и возможности их использования для адресной доставки лекарств / М. А. Орлова [и др.] // Онкогематология. – 2013. – № 2. – С. 83–89.

7. Ghosh, S. K. Concepts and Methods in Modern Theoretical Chemistry. Atoms, Molecules and Clusters / S. K. Ghosh, P. K. Chattaraj. – CRC Press, 2013. – 856 p. https://doi.org/10.1201/b15083

8. General Atomic and Molecular Electronic-Structure System / M. W. Shmidt [et al.] // J. Comput. Chem. – 1993. – Vol. 14, № 7. – P. 1347–1363. https://doi.org/10.1002/jcc.540141112

9. Huzinaga, S. Gaussian Basis Sets for Molecular Calculations / S. Huzinaga, J. M. Andzelm, M. Klobukowski. – Amsterdam: Elsevier, 1984. – 340 p.

10. Huennekers, F. M. The methotrexate story: a paradigm development of cancer therapeutic agents / F. M. Huennekers // Adv. Enzyme Regulation. – 1994. – Vol. 34, N 1. – P. 392–419. https://doi.org/10.1016/0065-2571(94)90025-6

11. Adelstein, S. J. Isotopes for Medicine and the Life Sciences / S. J. Adelstein, F. J. Manning. – Committee on Biomedical Isotopes, Institute of Medicine, 1995. – 144 p. https://doi.org/10.17226/4818

12. Bergmann, H. Radioactive Isotopes in Clinical Medicine and Research / H. Bergmann, H. Sinzinger. – Basel: Rirkhäuser Verlag, 1995. – 300 p. https://doi.org/10.1007/978-3-0348-7340-6

13. Thayer, J. S. Relativistic Effects and the Chemistry of the Heavier Main Group Elements / J. S. Thayer // Relativistic Methods of Chemists. Challenges and Advances in Computational Chemistry and Physics. – N.-Y.: Springer, 2010. – Vol. 10. – P. 63–97. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-9975-5_2

14. Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) / J. R. de Laeter [еt al.] // Pure and Appl. Chem. – 2003. – Vol. 75, № 6. – P. 683–800. https://doi.org/10.1351/pac200375060683

15. Polonium-210 as a Poison in London / J. Harrison [еt al.] // J. Radiolog. Protection. – 2007. – Vol. 27, № 1. – P. 17–40. https://doi.org/10.1088/0952-4746/27/1/001

16. The Nubase evaluation of nuclear and decay properties / G. Audi [еt al.] // Nuclear Phys. A. – 2003. – Vol. 729, № 1. – P. 3–128. https://doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001

17. Аномальная диффузия радионуклидов в сильно неоднородных геологических формациях / В. М. Головизнин [и др.]; под. ред. Л. А. Большова; Ин-т проблем безопасного развития атомной энергетики РАН. – М.: Наука, 2010. – 342 с.

18. The Structure of Biological Membrans / Ed. P. L. Yeagle. – The 3-th edit. – CRC Press Book: Tailor and Frances Gr., 2011. – 398 p. https://doi.org/10.1201/b11018

19. Membrane Transport in Biology / Ed. G. Giebisch, D. C. Tosteson, H. H. Ussing; Assoc. Ed. M. T. Tosteson. – Berlin, Heidelberg, N.-Y.: Springer-Verlag, 1979. – Vol. 2. Transport Across Single Biological Membranes. – 444 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-46375-4

20. Nanotargeted Radionuclides for Cancer Nuclear Imaging and Internal Radiotherapy / G. Ting [еt al.] // Journal of Biomedicine and Biotechnology. – 2010. – Vol. 2010. – Article ID 953537. – P. 1–17. https://doi.org/10.1155/2010/953537

21. Coenen, H. H. No-Carrier-Added Radiohalogenation Methods with Heavy Halogens / H. H. Coenen, S. M. Moerlein, G. Stöckin // Radiochem. Acta. – 1983. – Vol. 34, № 1–2. – P. 47–68. https://doi.org/10.1524/ract.1983.34.12.47

22. Sandler, S. I. Chemical, biochemical, and engineering thermodynamics / S. I. Sandler. – John Wiley & Sons., Inc., 2006. – 760 p.

23. Demerel, Y. Nonequilibrium thermodynamics: Transport and rate processes in physical, chemical and biological systems / Y. Demerel. – 3rd ed. – Amsterdam, Oxford: Elsevier Science, 2014. – 792 p. https://doi.org/10.1016/C2012-0-00459-0

24. Mullin, J. W. Crystallization / J. W. Mullin – 4 th ed. – Oxford, Boston, Johannesburg, Melburne, New Delhi, Singapoure: Butterworth Heinemann, 2001. https://doi.org/10.1016/B978-0-7506-4833-2.X5000-1

25. Квантово-химическое моделирование строения эстрон содержащих бисфуллереноловых радионуклидных агентов терапии онкологических заболеваний / Е. А. Дикусар [и др.] // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов: межвуз. сб. науч. тр. / под общ. ред. В. М. Самсонова, Н. Ю. Сдобнякова. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2016. – Вып. 8. – С. 110–118.