Синтез полиаминов на платформе тетразамещенных по нижнему ободу n-трет-бутилтиакаликс[4]аренов и их взаимодействие с ДНК тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.03, кандидат наук Пуплампу Джошуа Буер

• Пуплампу Джошуа Буер
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Пуплампу Джошуа Буер

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРОИЗВОДНЫХ (ТИА)КАЛИКС[4]АРЕНА С НУКЛЕИНОВЫМИ КИСЛОТАМИ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1 Синтез и строение тиакаликс[4]аренов

1.2 Функционализация (тиа)каликс[4]аренов а ми иными, аммонийными и гуанидиниевыми группами и их взаимодействие с нуклеиновыми кислотами

1.2.1 Синтез амино- и аммонийных производных (тиа)каликсаренов и их взаимодействие с нуклеиновыми кислотами

1.2.2 Синтез гуанидиниевых производных (тиа)каликс[4]аренов и их взаимодействие с нуклеиновыми кислотами

1.2.3 Синтез амино-, аммонийных и гуанидиновых мультикаликсаренов и их взаимодействия с нуклеиновыми кислотами

1.3. Макромолекулярные системы с амино-, аммонийными и гуанидиновыми группами и их взаимодействия с нуклеиновыми кислотами

1.3.1 Природные макромолекулярные системы для доставки генов

1.3.2 Синтетические макромолекулярные системы для доставки генов

1.3.2.1 Катионные липиды

1.3.2.2 Катионные полимеры

1.3.2.3 Предорганизованные макромолекулы

ГЛАВА 2. СИНТЕЗ ПОЛИАМИНОВ НА ПЛАТФОРМЕ ТЕТРАЗАМЕЩЕННЫХ ПО НИЖНЕМУ ОБОДУ п-трет-БУТИЛТИ АКАЛ ИКС [4] АРЕНОВ И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ДНК (ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ)

2.1 Синтез /|-/и/?ет-бутилтиакаликс[4]аренов, функционализированных по нижнему ободу трис(2-аминоэтил)аминными фрагментами

2.2 Синтез «-яг/гет-бутилтиакаликс[4]аренов, функционализированных по нижнему ободу полиаминными фрагментами

2.3 Синтез производных я-т/>ет-бутилтиакаликс[4]арена, функционализированных по нижнему ободу фрагментами N-{1-гидроксиэтил)этилендиамина, и их взаимодействие с метилакрилатом

2.4 Синтез я-/ярет-бутилтиакаликс[41аренов, функционализированных по нижнему ободу ЛЦ2-аминоэтил)пропанамидными и Дг-(3-(3-ами-нопропиламино)пропил)пропанамидными фрагментами

2.5 Взаимодействие производных л-тре/я-бутилтиакаликс[4]арена с модельными биомембранами на основе дипальмитоилфосфатидилхолина (DPPC)

2.6 Взаимодействие полиаминов на основе тетразамещенных по нижнему ободу л-ш/?е/я-бутилтиакаликс[4]аренов с ДНК

2.6.1 Изучение взаимодействия полиаминов на основе п-трет-бутилтиакаликс[4]арена с ДНК методом УФ спектроскопии

2.6.2 Изучение взаимодействия полученных соединений с ДНК методом динамического светорассеяния (ДСР)

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Синтез и подготовка исходных реагентов и растворителей

3.2 Методы эксперимента

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез полиаминов на платформе тетразамещенных по нижнему ободу n-трет-бутилтиакаликс[4]аренов и их взаимодействие с ДНК»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В последние десятилетия стремительное развитие междисциплинарных исследований позволило проводить раннюю диагностику и лечение неизлечимых ранее заболеваний. Генная терапия с самого начала была направлена на лечение наследственных генетических заболеваний за счет введения ДНК извне в клетку. Однако на сегодняшний день теоретический спектр её применения расширился и включает лечение широкого круга заболеваний: наследственных, генетических, онкологических и инфекционных. Искусственные полинуклеотиды разрабатывают для использования в качестве иммуномодуляторов, генетических вакцин и фармакологических средств. Кроме того, много усилий приложено для регуляции экспрессии генов в молекулярной биологии, биотехнологии и медицинских исследованиях.

Несмотря на упомянутые достижения, адресная доставка генов в клетки и дальнейшая экспрессия генов представляют собой главные проблемы в этой области исследований. У клеток есть защитные механизмы, регулирующие поступление чужеродных веществ в цитоплазму. Эта регуляция осуществляется при помощи мембранного барьера. Кроме того, чужеродные вещества, например, полинуклеиновые кислоты, которые все же проникли сквозь клеточную мембрану, активно расщепляются эндогенными нуклеазами.

Создание синтетических структур для целенаправленного распознавания субстратов является одним из приоритетных направлений современных исследований в области органической и супрамолекулярной химии. При конструировании рецепторных структур для связывания нуклеиновых кислот необходимо учитывать ряд факторов: сильная гидратация биополимеров, их самоассоциация, необходимость контроля их высокой конформационной подвижности. Комбинирование в рамках макроциклической системы различных по природе центров взаимодействия открывает новые возможности для дизайна «хозяев». Наиболее перспективными для распознавания нуклеиновых кислот и белков являются рецепторные системы на основе полиаммонийных и

полигуанидиниевых структур и я-трет-бутилтиакаликс[4]ареновой платформы, функционализированной по нижнему ободу. Все вышеперечисленные группы обладают сродством к анионным и полианионным субстратам. Молекулярная платформа я-га/7ет-бутилтиакаликс[4]арена способна пространственно предорганизовывать центры связывания рецептора. В связи с этим нами было предложено разработать подходы к синтезу потенциальных трансфекционных агентов на основе тетразамещенных по нижнему ободу п-трет-бутилтиакаликс[4]аренов, содержащих различные полиаминные фрагменты, различающиеся по количеству аминогрупп, длине алкильного линкера, наличию/отсутствию гидроксильных групп.

Степень разработанности темы исследования. В настоящее время общепризнанным является факт, что невозможно объяснить механизмы функционирования нуклеиновых кислот в «изолированном» состоянии, без учета их взаимодействий с молекулярными партнерами, определяющих механизмы и скорости их функционального ответа. Молекулярное распознавание, структурные и функциональные изменения нуклеиновых кислот определяют их активность в составе супрамолекулярных комплексов. С одной стороны, исследования в данной области носят фундаментальный х арактер и направлены на в ыяснение молекулярных механизмов функционирования белков и нуклеиновых кислот. С другой стороны, в последнее время одной из ключевых мотиваций этого направления является разработка биологически активных комплексов для решения задач генной инженерии, медицины и фармакологии, конструирования сенсорных устройств. Анализ литературных данных показал, что функционализированные гуанидиниевыми группами каликсарены эффективно упаковывают ДНК в наночастицы, которые могут легко преодолевать клеточную мембрану, осуществляя тем самым трансфекцию. Несмотря на ряд успехов в области адресной доставки полинуклеиновых кислот в клетку с терапевтическими целями, задача получения макроциклов, которые будут применяться для генной терапии, не была решена.

Цели и задачи работы заключаются в разработке подходов к синтезу тетразамещенных по нижнему ободу я-т/?ет-бутилтиакаликс[4]аренов, содержащих трис(2-аминоэтил)аминные, бис(3-аминопропил)аминные, N-(2-гидроксиэтил)этилендиаминные, Лг-(2-аминоэтил)пропанаминные и АЦЗ-(3-аминопропиламино)пропил)пропанаминные фрагменты, в конфигурациях конус и 1,3~алътернат как потенциальных трансфекционных агентов, а также изучение в водных средах их комплексообразующей и агрегационной способности по отношению к модельным ДНК.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- впервые синтезирован ряд новых тетразамещенных по нижнему ободу п-т/?еш-бутилтиакаликс[4]аренов, содержащих трис(2-аминоэтил)аминные, бис(3-аминопропил)аминные, Аг-(2-гидроксиэтил)этилендиаминные, N-(1 '-((3'-(2"-гидроксиэтил)-3'-[(метоксикарбонил)этил])-3'-азапропил)аминные, 2"-(2"-((3' -(2' -аминоэтиламино)-3' -оксопропил)(2''' -гидроксиэтил)амино)этиламинные и 18-амино-7-(2-гидроксиэтил)-3,10-диоксо-4,7,11,15-тетра-азатетрадецил)-аминные фрагменты в конфигурациях конус и 1,3-альтернат1,

- впервые разработаны синтетические подходы к получению нового типа потенциального трансфекционного агента на основе п-трет-бутилтиакаликс[4]арена, содержащего третичные аминогруппы и терминальные сложноэфирные и гидроксильные функции;

впервые установлены факторы, влияющие на эффективность взаимодействия с биомембраной производных я-трет-бутилтиакаликс[4]арена, функционализированных по нижнему ободу трис(2-аминоэтил)аминными фрагментами;

- впервые методом динамического светорассеяния установлена зависимость между пространственной структурой производных тиакаликс[4]арена, типом и количеством аминогрупп и эффективностью конденсации ДНК.

Теоретическая и практическая значимость работы. Синтезированы новые тетразамещенные производные я-т/?ет-бутилтиакаликс[4]арена, функционализированные по нижнему ободу трис(2-аминоэтил)аминными, бис(3-

аминопропил)аминными, ЛЦ2-гидроксиэтил)этилендиаминными, N-(2-аминоэтил)пропанаминными, Лг-(3-(3-аминопропиламино)пропил)пропан-

аминными фрагментами, в конфигурациях конус и 1,3-альтернат. Предложен и реализован подход к синтезу я-т/?£т-бутилтиакаликс[4]аренов, функционализированных по нижнему ободу трис(2-аминоэтил)аминными фрагментами, позволяющий формировать один или два циклических мостиковых фрагмента. Показано, что взаимодействие синтезированных производных тиакаликс[4]арена с модельными биомембранами на основе дипальмитоилфосфатидилхолина (ЭРРС) зависит не только от гидрофильных -гидрофобных взаимодействий, но и от пространственной организации соединения и количества терминальных первичных аминогрупп в макроцикле. Методом динамического светорассеяния установлено влияние пространственной структуры макроцикла, типа и количества аминогрупп на эффективность конденсации ДНК. Продемонстрирована возможность упаковывания ДНК из тимуса телёнка в наноразмерные частицы я-т/>ет-бутилтиакаликс[4]аренами в конфигурациях конус и 1,3-альтернат, функционализированными по нижнему ободу полиаминными фрагментами.

Методология и методы исследования. При выполнении данного исследования для установления структуры и состава тетразамещенных по нижнему ободу производных «-^/?<?ш-бутилтиакаликс[4]арена был применен набор физических и физико-химических методов, таких как ИК- и ЯМР-спектроскопия, масс-спектрометрия и элементный анализ. Методы УФ спектроскопии и динамического светорассеяния были использованы для исследования взаимодействия макроциклов с ДНК.

Положения, выносимые на защиту:

1. Оптимизация условий аминолиза полиаминами тетраэфиров на основе п-т/?ет-бутилтиакаликс[4]арена и синтез ряда новых тетразамещенных по нижнему ободу и-трега-бутилтиакаликс[4]аренов, содержащих трис(2-аминоэтил)аминные, бис(3-аминопропил)аминные, Аг-(2-гидроксиэтил)этилендиаминные, 1 '-((3 (2"-гидроксиэтил)-3 '-[(метоксикарбонил)этил])-3 '-азапропил)аминные, N-(2"-

(2"-((3'-(2'-аминоэтиламино)-3'-оксопропил)(2"'-гидроксиэтил)амино)-этиламинные и Лг-(18-амино-7-(2-гидроксиэтил)-3,10-диоксо-4,7,11,15-тетра-азатетрадецил)-аминные фрагменты в конфигурациях конус и 1,3-альтернат.

2. Синтез новых типов строительных блоков на основе тетразамещенных по нижнему ободу л-трет-бутилтиакаликс[4]аренов в конфигурациях конус и 1,3-алыпернат, содержащих сложноэфирные и гидроксильные группы, имеющих широкие возможности применения для создания супрамолекулянных архитектур, а также получение на их основе разветвлённых полиаминов путем введения в структуру макроцикла фрагмента метилакрилата и дальнейшего аминолиза сложноэфирных групп диаминами с малой длиной цепи.

3. Закономерности, связывающие структуру синтезированных производных п-трет-бутилтиакаликс[4]арена, функционализированных по нижнему ободу аминными фрагментами, в конфигурациях конус и 1,3-альтернат со способностью взаимодействия с биомембраной и эффективной конденсации ДНК.

Объём и структура работы. Диссертационная работа изложена на 120 страницах машинописного текста, включает 28 рисунков и 9 таблиц. Состоит из введения, трёх глав, выводов и списка использованных библиографических источников, включающего 119 ссылок.

В первой главе представлен обзор литературных данных по синтезу и функционализации (тиа)каликс[4]аренов аминными, аммонийными и гуанидиниевыми группами и их взаимодействию с нуклеиновыми кислотами.

Основные результаты экспериментальных исследований, их обсуждение приведены во второй главе. Рассмотрены условия реакций и различные подходы к получению ряда новых тетразамещенных по нижнему ободу п-трет-бутилтиакаликс[4]аренов, содержащих трис(2-аминоэтил)аминные, бис(3-аминопропил)аминые, А^(2-гидроксиэтил)этилендиаминне, Л^-(Г-((3'-(2"-гидроксиэтил)-3' - [(метоксикарбонил)этил])-3' -азапропил)аминные, N-(2 " -(2 " -((3'-(2'-аминоэтиламино)-3'-оксопропил)(2 "'-гидроксиэтил)амино)этиламинные и N-(18-амино-7-(2-гидроксиэтил)-3,10-диоксо-4,7,11,15 -тетра-азатетрадецил)-аминные фрагменты в конфигурациях конус и 1,3-альтернат. Также

обсуждаются закономерности, связывающие структуру синтезированных производных «-ш/?ет-бутилтиакаликс[4] арена, функционализированных по нижнему ободу полиаминными фрагментами, в конфигурациях конус и 1,3-алътернат со способностью взаимодействия с биомембраной и эффективной конденсации ДНК.

Экспериментальная часть работы, включающая описание проведённых синтетических, физико-химических и физических экспериментов, а также экспериментов по изучению агрегации, приведена в третьей главе диссертации.

Работа выполнена на кафедре органической химии Химического института им. A.M. Бутлерова Казанского (Приволжского) федерального университета, является частью исследований по основному научному направлению «Синтез, строение, реакционная способность и практически полезные свойства органических, элементоорганических и координационных соединений».

Степень достоверности результатов. Достоверность результатов проведённых исследований подтверждается использованием комплекса современных физических и физико-химических методов анализа.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на XI Научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов научно-образовательного центра Казанского (Приволжского) федерального университета «Материалы и технологии XXI века» (Казань, 2011), Всероссийской конференции «Органический синтез: химия и технология» (Екатеринбург, 2012), XV Молодежной школе-конференции по органической химии (Уфа, 2012) и Всероссийской школе-конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Материалы и технологии XXI века» (Казань, 2014).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 статьи и 4 тезиса докладов, которые написаны в соавторстве с доктором химических наук, профессором И.И. Стойковым, осуществлявшим руководство исследованием, а также кандидатом химических наук JI.C. Якимовой, принимавшей участие в обсуждении результатов работы. Запись масс-спектров выполнена в лаборатории

физико-химического анализа Института органической и физической химии им. А.Е. Арбузова И.Х. Ризвановым.

Личный вклад автора. Автор принимал участие в постановке цели и задач исследования, анализе литературных данных, выполнении экспериментальной работы, обсуждении результатов и формулировке выводов, подготовке статей и тезисов докладов. Все соединения, представленные в диссертационной работе, синтезированы соискателем лично.

Автор выражает сердечную благодарность своим родным и друзьям за моральную помощь, постоянную поддержку и понимание. Автор выражает особую благодарность н аучному р уководителю Стойкову И вану И вановичу за навыки и опыт, приобретенные во время выполнения и написания диссертационной работы, за постоянную готовность к обсуждению возникающих проблем и научное руководство; также автор считает необходимым выразить благодарность заведующему кафедрой органической химии Антипину Игорю Сергеевичу и всему коллективу кафедры органический химии КФУ.

Автор выражает отдельную благодарность Е.А. Андрейко, М.С. Дзюркевичу, В.В. Горбачуку, Р.В. Носову за помощь, оказанную на различных стадиях выполнения научно-исследовательской работы.

ГЛАВА 1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРОИЗВОДНЫХ (ТИА)КАЛИКС[4]АРЕНА

С НУКЛЕИНОВЫМИ КИСЛОТАМИ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

Адресная доставка полинуклеиновых кислот в клетку (трансфекция) с терапевтической целью сильно ограничена рядом препятствий, начиная с клеточной мембраны до экспрессии гена. Для преодоления клеточных барьеров требуется использование носителей генов - вирусных и невирусных векторов. Невирусные векторы, в основном, не вызывают иммунный ответ организма. Они легко синтезируются, обладают способностью переносить генетический материал неограниченного размера, а также относительно безопасны [1,2]. Одним из актуальных подходов, используемых при разработке синтетических невирусных векторов, является функционализация легко доступных молекулярных платформ группами-рецепторами (амино-, аммонийные и гуанидиниевые группы), способными взаимодействовать с нуклеиновыми кислотами. Известно, что макроциклические соединения, содержащие аналогичные группы, эффективно взаимодействуют с биологическими субстратами. Поэтому не удивительно, что множество биомиметических рецепторов были разработаны с применением синтетических рецепторных платформ, таких как краун-эфиры, криптанды, порфирины, каликсарены, тиакаликсарены и циклодекстрины [3-12].

В литературном обзоре рассмотрены последние успехи в разработке и создании синтетических векторов, а также принципы, лежащие в основе их взаимодействий с нуклеиновыми кислотами. Основное внимание уделено рецепторам на основе (тиа)каликсаренов, которые интенсивно изучаются последние сорок лет. Этот тип макроциклов является синтетически легко доступным и представляет собой уникальный трехмерный каркас, который может быть функционализирован разнообразными группами с формированием различных рецепторных фрагментов на катионные, анионные и нейтральные субстраты [13,14].

1.1 Синтез и строение тиакаликс[4]аренов

Замена в классическом каликс[4]арене 1 метиленовых мостиков на атомы серы заинтересовала исследователей два десятилетия назад [15]. Тиакаликс[4]арены 2, как новый класс в семействе каликс[4]аренов 1, получены не так давно и до недавнего времени были мало изучены. Однако сейчас ученые уделяют пристальное внимание исследованию тиакаликс[п]аренов благодаря их уникальным свойствам [15]. Размер их полости больше, а сульфидные мостики могут быть окислены [16-19], ч то п риводит к п оявлению новых рецепторных свойств [9,20-30].

Каликс[п]арены Тиакаликс[п]арены

X

сн2

Б

Я

МЗи, Н ЫЗи, Н

п

4, 6, 8 4, 6,8

ОН

1 (Х=СН2, Я^-Ви, п=4);

2 К=1-Ви, п=4)

п-трет-

Наиболее предпочтительными методами синтеза бутилтиакаликс[4]арена 2 являются одностадийный метод, согласно которому смесь п-трет-Ъутилфенола и элементной серы нагревается в присутствии основного катализатора ЫаОН (выход 54%), и двухстадийный метод, в котором промежуточным реагентом является димер п-трет-бутилфенола с сульфидным мостиком (выход 83%), а также их модификации [15,31]. Как и для каликс[п]аренов, различные конфигурации тиакаликс[п]аренов, а также возможность модифицировать их сульфидные мостики, верхний и нижний ободы, делает их перспективными синтетическими рецепторами на различного рода субстраты. Алкилирование фенольных гидроксилов нижнего обода тиакаликс[4]арена хорошо изучено [15,32,33]. В связи с этим большой интерес представляют тетраацетатные стереоизомеры 3-5 [34], получаемые алкилированием тиакаликс[4]арена 2 этилбромацетатом.

5

Комформационная гибкость тиакаликс[4]аренов делает их удобными строительными блоками для конструирования на их основе рецепторных систем, содержащих производные карбоновых кислот, амиды и прочие функциональные группы [15]. Поэтому они часто используются как промежуточные соединения для дальнейшей функционализации тиакаликсареновой платформы.

1.2 Функционализации (тиа)каликс[4]аренов аминными, аммонийными и гуанидиниевыми группами и их взаимодействие с нуклеиновыми кислотами

Липофильная природа каликсареновой платформы ограничивает биологическое применение метациклофанов вследствие их низкой растворимости в воде. Поэтому для повышения их гидрофилыюсти, к макроциклической платформе присоединяют различные полярные группы. Однако растворимость метациклофанов в большей степени определяется индивидуальными особенностями их структуры [15]. Обычно для повышения растворимости (тиа)каликс[4]аренов в водных средах по нижнему/верхнему ободу макроцикла вводятся амино- и/или гуанидиновые группы [3,35-40]. В обзоре [20] показано, что аминокаликсарены растворяются лучше, чем соответствующие им незамещенные каликсарены. При взаимодействии с биологическими «гостями», нейтральные аминогруппы выступают в роли доноров водородных связей, тогда как заряженные аммонийные и гуанидиниевые группы принимают участие в связывании «гостей» также и посредством электростатического взаимодействия.

Хорошо известно, что полиамины природного происхождения различаются по длине углеводородного линкера (количество метиленовых групп в цепочке). В случае длины цепочки менее трех атомов углерода (этильные линкеры) соединения имеют хотя бы одно значение рК меньше 7 [41,42]. Разница в длине цепочки линкера (этил, пропил) приводит к различиям в их биологических функциях, так как в физиологических условиях их аминогруппы протежируются по-разному. Количество метиленовых звеньев в цепочке отчасти отвечает и за широкий диапазон значений рК (от 7 до 11) полиаминов, что в свою очередь упрощает контроль над конформацией и взаимодействием с биомакромолекулами. Так, ассоциация и диссоциация полиаминов с ДНК легко контролируется небольшими изменениями (рН, ионная сила, диэлектрическая проницаемость и/или температура) в микросреде [41,42]. Небольшие, но явные изменения в их структуре, которые происходят вследствие изменения их микроокружения, способствуют конденсации нуклеиновых кислот, обеспечивают защиту от нуклеаз (ферментативного разрушения) и улучшают клеточное поглощение и эндосоматическое высвобождение - все, что необходимо для успешной трансфекции.

1.2.1 Синтез амипо- и аммонийных производных (тиа)каликсаренов и их взаимодействие с нуклеиновыми кислотами

Введение аминогрупп в верхний обод, как правило, проводят с помощью нитрования (тиа)каликс[4]арена с предварительно снятыми т/?ет-бутильными группами (прямое нитрование или ш^со-замещение в случае классических каликсаренов), с последующим восстановлением, которое приводит к получению амино(тиа)каликс[4]аренов [13-15]. Таким способом был получен тетрааминозамещенный по верхнему ободу каликсарен 7 [43].

Р а/С (Ю%);КЮН

Н2!\-М12Н20

6

7

При помощи динамического светорассеяния, измерений ^-потенциала и атомной силовой микроскопии авторы п родемонстрировали, что соединение 7 образует монодисперсные (индекс полидисперсности РЭ1 = 0.15), положительно заряженные твердые липидные наночастицы со средним гидродинамическим диаметром 190 нм и потенциалом +13.2 мВ. Соединение 7 способно упаковывать двухцепочечную ДНК, а т акже п ри п ослойной у паковке соединения с Д НК и хитозаном способно осуществлять трансфекцию внутрь клетки, при этом наибольшая эффективность достигается в случае, когда хитозан является внешним слоем [43,44].

Функционализация фенольных гидроксилов каликсаренов позволяет вводить фрагменты, содержащие аминогруппы [32,33]. Однако этот синтетический подход менее распространен для классических каликс[4]аренов по сравнению с тиакаликс[4]аренами, что обусловлено стерическими и электронными эффектами в нижнем ободе каликс[4]аренов вследствие меньшего размера полости последних.

Ранее было синтезировано соединение 8 путем предварительного алкилирования гидроксильных групп нижнего обода п-трет-бутилтиакаликс[4]арена А^-(3-бромпропил)-фталимидом с последующим гидразинолизом и дальнейшим исчерпывающим алкилированием N-{3-бромпропил)-фталимидом. С хорошими выходами было получено соединение 9 с третичными аминогруппами, отделенными пропильными линкерами от терминальных первичных аминогрупп [45,46].

t-Bu

t-Bu

3) H2N-NH2*H20

1)HjN-NH2*H20

t-Bu

"\Г ъ

N N

t-Bu

Влияние соединения 9 на динамическую структуру мембран везикул, приготовленных из дипальмитоилфосфатидилхолина, было изучено методами Фурье-ИК спектроскопии и электронного парамагнитного резонанса с применением спиновых зондов. Дополнительно взаимодействия в этой системе были оценены методами ядерного магнитного резонанса и просвечивающей электронной микроскопии. Было показано, что соединение 9 находится близко к поверхности липидного бислоя и взаимодействует с полярными фосфатными группами [47]. Недавно методами ЯМР спектроскопии и моделированием молекулярного докинга было показано, что соединение 9 образует стабильные ассоциаты с д вухцепочечной Д НК (рис.1), при э том с вязывание происходит в области большой бороздки [48].

Таким образом, соединение 9, содержащее рецепторные фрагменты из третичных аминогрупп, отделенных алкильными линкерами, и первичных аминогрупп на концах, обладающее способностью образовывать ассоциаты с ДНК и взаимодействовать с биомембранами, является потенциальной моделью для разработки трансфекционных агентов и переносчиков лекарственных средств.

Рис. 1. (А) Результат расчета взаимодействия производного тиакаликс[4]арена 9 с ДНК методом ковалентного докинга. Зеленые шарики показывают центры масс тиакаликс[4]арена. (В) Наиболее энергетически выгодный ассоциат соединения 9 с декамером ДНК.

На основе мицелл каликсаренов 14-16, функционализированных катионными аммонийными группами, были синтезированы ДНК-содержащие наночастицы [49].

13 7

Авторы [49] конструировали макроциклы 14-16 таким образом, чтобы соединения обладали повышенным сродством к ДНК. Последнее достигалось путем введения гидроксильных групп для образования дополнительных водородных связей (14, 15) или гетероциклических фрагментов для реализации к-стэкинга (16). Проанализировав данные гелевого электрофореза, ДСР, АСМ, цитотоксичности и трансфекционного анализа, авторы пришли к выводу, что катионные аминокаликсарены 15 и 16 с длинными алкильными цепочками (октальный заместитель на нижнем ободе) путем самосборки образуют мицеллы диаметром 6 нм в отсутствие ДНК и наночастицы диаметром 50 нм (размеры вируса) в присутствии ДНК (рис.2). Для последних характерна высокая эффективность трансфекции.

50 ям наночастнпа

Рис. 2. Схема иерархической самосборки соединений 15 и 16 в мицеллы и наночастицы.

Калике[4]арен 14 с более короткими пропильными заместителями на нижнем ободе оказался неспособен образовывать мицеллы при низких концентрациях, а также плохо упаковывал ДНК (размер часгиц >300 нм). Таким образом, авторы пришли к выводу, что иерархическое формирование небольших ДНК-наночастиц зависит от структуры соединений, а также является необходимым условием для высокой эффективности трансфекции [49].

Итак, для успешного связывания (тиа)каликс[4]аренов с ДНК и последующего образования наноразмерных агрегатов важны такие факторы как длина алкильных линкеров (число метиленовых групп), тип и количество

аминогрупп (первичные, вторичные или третичные) и пространственная организация связывающих центров. Все вышеперечисленное влияет на размер конечного агрегата и, как следствие, возможность трансфекции.

1.2.2 Синтез гуанидиниевых производных (тиа)каликс[4]аренов и их взаимодействие с нуклеиновыми кислотами

За последнее десятилетие было синтезировано множество каликсаренов, функционализированных гуанидиновыми группами как по нижнему, так и по верхнему ободу [35,50-53]. Например, Упгаро и сотр., начиная с 2004 года, синтезировали ряд производных каликс[п]аренов в различных конформациях 2123 и 26-31, а также изучили взаимодействие последних с плазмидными ДНК и влияние связывания макромолекул макроциклами на размер ассоциатов и способность к трансфекции [35,50-53].

И, = Н, Г-Ви, Нех

Функционализацию верхнего обода каликс[п]аренов 1 и 17 гуанидиновыми группами проводили после предварительного алкилирования фенольных гидроксилов нижнего обода подходящим бромалканом (17П 23), с последующим нитрованием верхнего обода макроцикла (23 П 24), восстановлением нитрогрупп (24□ 25) и введением гуанидиниевого фрагмента (25 □ 26-31). Каликсарены, функционализированные гуанидиниевыми группами по нижнему ободу, были синтезированы взаимодействием макроциклов 1 и 17 с соответствующим фталимидоалкилгалогенидом (17П 18), с последующим гидразинолизом фталимидного фрагмента (18П 19), а затем гуанидированием аминогрупп (19П 2022).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пуплампу Джошуа Буер, 2015 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ

1. Gao, X. Nonviral gene delivery: what we know and what is next / X. Gao, K.-S. Kim, D. Liu // AAPS J. - 2007. - V. 9. - P. E92-104.

2. Stryer, L. Biochemistry / L. Stryer // New York: W. H. Freeman, Biochem.

- 1995.- 1120 p.

3. Nimse, S.B. Biological applications of functionalized calixarenes / S.B. Nimse, T. Kim // Chem. Soc. Rev. - 2013. - V. 42. - P. 366-386.

4. Schiihle, D.T. Metal binding calixarenes with potential biomimetic and biomedical applications / D.T. Schiihle, J.A. Peters, J. Schatz // Coord. Chem. Rev. -2011.-P. 2727-2745.

5. Gokel, G.W. Crown ethers: sensors for ions and molecular scaffolds for materials and biological models / G.W. Gokel, W.M. Leevy, M.E. Weber // Chem. Rev.

- 2004. - V. 104. - P. 2723-2750.

6. Drain, C.M. Self-organized porphyrinic materials / C.M. Drain, A. Varotto, I. Radivojevic // Chem. Rev. - 2009. - V. 109. - P. 1630-1658.

7. Sansone, F. Calixarenes: from biomimetic receptors to multivalent ligands for biomolecular recognition / F. Sansone, L. Baldini, A. Casnati, R. Ungaro // New J. Chem. - 2010. - V. 34.-P. 2715.

8. Evtugyn, G.A. Cholinesterase sensor based on glassy carbon electrode modified with Ag nanoparticles decorated with macrocyclic ligands / G.A. Evtugyn, R.V. Shamagsumova, P.V. Padnya, I.I. Stoikov, I.S. Antipin // Talanta. - 2014. - V. 127.

- P. 9-17.

9. Evtugyn, G.A. Cholinesterase Biosensors Based on Screen-Printed Electrodes Modified with Co-Phtalocyanine and Polycarboxylated Thiacalixarenes / G.A. Evtugyn, R.R. Younusov, A.N. Ivanov, R.R. Sitdikov, A.V. Galuchin, H.C. Budnikov, I.I. Stoikov, I.S. Antipin // Electroanalysis. - 2012. - V. 24. - P. 554-562.

10. Evtugyn, G.A. Dopamine Sensor Based on a Composite of Silver Nanoparticles Implemented in the Electroactive Matrix of Calixarenes / G.A. Evtugyn,

R.V. Shamagsumova, R.R Sitdikov, I.I. Stoikov, I.S. Antipin, M.V. Ageeva, T. Hianik // Electroanalysis. - 2011. - V. 23. - P. 2281-2289.

11. Szejtli, J. Past, present and futute of eyclodextrin research / J. Szejtli // Pure Appl. Chem. - 2004. - V. 76. - P. 1825 - 1845.

12. Lehn, J.-M. Supramolecular Chemistry: Concepts and Perspectives / J.-M. Lehn //Wiley-VCH. - 1995. - 263 p.

13. Gutsche, C.D. Calixarenes revisited. Monographs in supramolecular chemistry / C.D. Gutsche // London: RSC. - 1998. - 233 p.

14. Gutsche, C.D. Synthesis of calixarenes and thiacalixarenes. / C.D. Gutsche // Calixarenes 2001. Kluwer Academic Publishers, 2001. - P. 1-25.

15. Kumar, R. Recent developments of thiacalixarene based molecular motifs / R. Kumar, Y.O. Lee, V. Bhalla, M. Kumar, J.S. Kim // Chem. Soc. Rev. - 2014. - P. 4824-4870.

16. Iki, N. Selective oxidation of thiacalix[4]arenes to the sulfinyl- and sulfonylcalix[4]arenes and their coordination ability to metal ions / N. Iki, H. Kumagai, N. Morohashi, K.Ejima, M. Hasegawa, S. Miyanari, S. Miyano // Tetrahedron Lett. -1998.-V. 39.-P. 7559-7562.

17. Morohashi, N. Selective oxidation of thiacalix[4]arenes to the sulfinyl and sulfonyl counterparts and their complexation abilities toward metal ions as studied by solvent extraction / N. Morohashi, N. Iki, A. Sugawara, S. Miyano // Tetrahedron. -2001. - V. - 57. - P. 5557-5563.

18. Iki, N. Energy transfer luminescence of Tb3+ ion complexed with calix[4]arenetetrasulfonate and the thia and sulfonyl analogue. The effect of bridging groups / N. Iki, T. Horiuchi, H. Oka, K. Koyama, N. Morohashi, C. Kabutob, S. Miyano // J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2. - 2001. - P. 2219-2225.

19. Lhotak, P. Stereoselective oxidation of thiacalix[4]arenes with the NaN03/CF3C00H system / P. Lhotak, J. Moravek, T. Smejkal, I. Stibor, J. Sykora // Tetrahedron Lett. - 2003. - V. 44. - P. 7333-7336.

20. Amirov, R.R. Complexation of Gdlll with tetra-p-tert-butylthiacalix[4]arenoic acid in micellar media / R.R. Amirov, A.B. Ziyatdinova, E.A.

Burilova, A.Yu. Zhukov, I.S. Antipin, I.I. Stoikov // Russ. Chem. Bull. - 2010. - V. 58. -P.1400-1407.

21. Solovieva, S.E. Synthesis and complexation properties of carbonyl-containing thiacalix[4]arenes / S.E. Solovieva, S.R. Kleshnina, M.N. Kozlova, L.F. Galiullina, A.T. Gubaidullin, Sh.K. Latypov, I.S. Antipin, A.I. Konovalov // Russ. Chem. Bull. - 2009. - V. 57. - P. 1477-1485.

22. Stoikov, I.I. Self-assembly of stereoisomers of p-tert-butyl thiacalix[4]arenes tetrasubstituted at the lower rim by a tertiary amide group with cations of p- and d-elements in the organic phase / I.I. Stoikov, E.A. Yushkova, A.A. Bukharaev, D.A. Biziaev, S.A. Ziganshina, I. Zharov // J. Phys. Chem. C. - 2009. - V. 113. - P. 15838-15844.

23. Yushkova, E.A. Cascade and commutative self-assembles of nanoscale three-component systems controlled by the conformation of thiacalix[4]arene / E.A. Yushkova, I.I. Stoikov, J.B. Puplampu, I.S. Antipin, A.I. Konovalov // Langmuir. -2011. - V. 27. - P. 14053-14064.

24. Zheng, X.Y. A novel rhodamine-based thiacalix[4]arene fluorescent sensor for Fe3+ and Cr3+ / X.Y. Zheng, W.J. Zhang, L. Mu, X. Zeng, S.F. Xue, Z. Tao, T. Yamatob // J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. Springer Netherlands. - 2010. - V. 68. -P. 139-146.

25. Kumar, M. Thiacalix[4]arene based fluorescent probe for sensing and imaging of Fe3+ ions / M. Kumar, R. Kumar, V. Bhalla, P.R. Sharma, T. Kaur, Y. Qurishi // Dalton Trans. - 2012. - V. 41. - P. 408-412.

26. Mollard, A. Molecular transport in thiacalix[4]arene-modified nanoporous colloidal films / A. Mollard, D. Ibragimova, I.S. Antipin, A.I. Konovalov, I.I. Stoikov, I. Zharov // Microporous Mesoporous Mater. - 2010. - V. 131. - P. 378-384.

27. Evtugyn, G.A. Label-free aptasensor for thrombin determination based on the nanostructured phenazine mediator / G.A. Evtugyn, V.B. Kostyleva, A.V. Porfireva, M.A. Savelieva, V.G. Evtugyn, R.R. Sitdikov, I.I. Stoikov, I.S. Antipin, T. Hianik // Talanta. - 2012. - V. 102. - P. 156-163.

28. Evtugyn, G. Electrochemical Aptasensor Based on a Macrocyclic Ligand Bearing Neutral Red / G. Evtugyn, V. Kostyleva, R. Sitdikov, A. Porfireva, M. Savelieva, I. Stoikov, I. Antipin, T. Hianik // Electroanalysis. - 2012. - V. 24. - P. 91100.

29. Mel'nikova, N.B. tert-Butylthiacalix[4]arene monolayers as a biomimetic model for the oxidation of antioxidants with cytochrome c / N.B. Mel'nikova, E.N. Kochetkov, S.E. Solov'eva, E.V. Popova, l.S. Antipin, A.E. Bol'shakova, O.E. Zhil'tsova, A.I. Konovalov // Russ. Chem. Bull. - 2012. - V. 60. - P. 1948-1955.

30. Chen, M. Development of glucose amperometric biosensor based on a novel attractive enzyme immobilization matrix: amino derivative of thiacalix[4]arene / M. Chen, W. Zhang, R. Jiang, G. Diao // Anal. Chim. Acta. - 2011. - V. 687. - P. 177183.

31. Kumagai, H. Facile synthesis of p-tert-butylthiacalix[4]arene by the reaction of p-tert-butylphenol with elemental sulfur in the presence of a base / H. Kumagai, M. Hasegawa, S. Miyanari, Y. Sugawa, Y. Sato,T. Hon, S. Ueda, H. Kamiyama, S. Miyano // Tetrahedron Lett. - 1997. - V. 38. - P. 3971-3972.

32. Morohashi, N. Thiacalixarenes / N. Morohashi, F. Narumi, N. Iki, T. Hattori, S. Miyano // Chem. Rev. American Chemical Society. - 2006. - V. 106. - P. 5291-5316.

33. Lhotak, P. Chemistry of Thiacalixarenes / P.Lhotak // European J. Org. Chem. - 2004. -V. 2004. - P. 1675-1692.

34. Lhotak, P. Synthesis and !H NMR complexation studies of thiacalix[4]arene tetraacetates / P. Lhotak, V. Stastny, P. Zlatuskova, I. Stibor, V. Michlova, M. Tkadlecova, J. Havlicek, J. Sykora // Collect. Czech. Chem. Commun. -2000. -V. 65. - P. 757-771.

35. Bagnacani, V. Arginine clustering on calix[4]arene macrocycles for improved cell penetration and DNA delivery / V. Bagnacani, V. Franceschi, M. Bassi, M. Lomazzi, G. Donofrio, F. Sansone, A. Casnati, R. Ungaro // Nat. Commun. - 2013. -V. 4.-P. 1721.

- Ill

36. Ukhatskaya, E.V. Encapsulation of drug molecules into Calix[n]arene Nanobaskets. Role of Aminocalix[n]arenes in biopharmaceutical field / E.V. Ukhatskaya, S.V. Kurkov, S.E. Matthews, T. Loftsson // J. Pharm. Sei. - 2013. - V. 102. -P. 3485-3512.

37. Padnya, P.L. Synthesis of new water soluble p-tert-butylthiacalix[4]arene derivatives containing quaternary ammonium fragments / P.L. Padnya, E.A. Andreyko, A.Z. Harisova, Y.F. Zuev, I.I. Stoikov // Butlerov Commun. - 2013. -V. 34. - P. 1-10.

38. Rodik, R.V. Cationic amphiphilic calixarenes to compact DNA into small nanoparticles for gene delivery /R.V. Rodik, A.-S. Anthony, V.l. Kalchenko, Y. Mely, A.S. Klymchenko // New J. Chem. - 2015. - DOI: 10.1039/C4NJ01395F.

39. Andreyko, E.A. Supramolecular self-assembly of water-soluble nanoparticles based on amphiphilic p-tert-butylthiacalix[4]arenes with silver nitrate and fluorescein / E.A. Andreyko, P.L. Padnya, I.I. Stoikov // Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp. - 2014. - V. 454. - P. 74-83.

40. Ukhatskaya, E.V. Cationic quaternized aminocalix[4]arenes: cytotoxicity, haemolytic and antibacterial activities / E.V. Ukhatskaya, S.V. Kurkov, M.A. Hjälmarsdöttir, V.A. Karginov, S.E. Matthews, R.V. Rodik, V.l. Kalchenko, T. Loftsson // Int. J. Pharm. - 2013. - V. 458. - P. 25-30.

41. Cascio, S. Protonation of polyamines in NaCl aqueous solution and binding of CI- by polyammonium cations / S. Cascio, A. De Robertis, C. Foti // Fluid Phase Equilib. 2000. - V. 170. - P. 167-181.

42. Cascio, S. Protonation of Diamines H 2 N - ( CH2)n - NH2(n) 2 - 10) in NaCl Aqueous Solution at Different Ionic Strengths / S. Cascio, A. D. Robertis, C. Foti // J. Chem. Eng. Data. -1999. - V. 44. - P. 735-738.

43. Shahgaldian, P. Amino-substituted amphiphilic calixarenes: self-assembly and interactions with DNA / P. Shahgaldian, M.A. Sciotti, U. Pieles // Langmuir. -2008. - V. 24. - P. 8522-8526.

44. Nault, L. Cell transfection using layer-by-layer (LbL) coated calixarene based solid lipid nanoparticles (SLNs) / L. Nault, A. Cumbo, R.F. Pretot, M.A. Sciotti, P. Shahgaldian // Chem. Commun. - 2010. - V. 46. - P. 5581-5583.

45. Stoikov, I.I. Synthesis and complexation properties of 1,3-alternate stereoisomers of p-tert-butylthiacalix[4]arenes tetrasubstituted at the lower rim by the phthalimide group / I.I. Stoikov, A.V. Galukhin, E.N. Zaikov, I.S. Antipin // Mendeleev Commun. 2009. - V. 19. - P. 193-195.

46. Galukhin, A.V. Mono-, 1,3-Di- and Tetrasubstituted p-tert-Butylthiacalix[4]arenes Containing Phthalimide Groups: Synthesis and Functionalization with Ester, Amide, Hydrazide and Amino Groups / A.V. Galukhin, E.N. Zaikov, I.S. Antipin, A.I. Konovalov, I.I. Stoikov // Macroheterocycles. - 2012. -V. 5. - P. 266-274.

47. Fayzullin, D.A. Influence of Nature of Functional Groups on Interaction of Tetrasubstituted at Lower Rim p-tert-Butyl Thiacalix[4]arenes in 1,3-Alternate Configuration with Model Lipid Membranes / D.A. Fayzullin, N.N. Vylegzhanina, O.I. Gnezdilov, V.V. Salnikov, A.V. Galukhin, I.I. Stoikov, I.S. Antipin, Yu.F. Zuev // Appl. Magn. Reson. - 2011. - V. 40. - P. 231-243.

48. Khairutdinov, B. Supramolecular complex formed by DNA oligonucleotide and thiacalix[4]arene. NMR-spectroscopy and molecular docking / B. Khairutdinov, E. Ermakova, A. Sitnitsky,I. Stoikov,Y. Zuev // J. Mol. Struct. - 2014. - V. 1074. - P. 126133.

49. Rodik, R.V. Virus-sized DNA nanoparticles for gene delivery based on micelles of cationic calixarenes / R.V. Rodik, A.S. Klymchenko, N. Jain, S.I. Miroshnichenko, L. Richert, V.I. Kalchenko, Y. Mely // Chemistry. - 2011. - V. 17. - P. 5526-5538.

50. Dudic, M. A general synthesis of water soluble upper rim calix[n]arene guanidinium derivatives which bind to plasmid DNA / M. Dudic, A. Colombo, F. Sansone, A. Casnati, G. Donofrio, R. Ungaro // Tetrahedron. - 2004. - V. 60. - P. 11613-11618.

51. Bagnacani, V. Macrocyclic nonviral vectors: high cell transfection efficiency and low toxicity in a lower rim guanidinium calix[4]arene / V. Bagnacani, F. Sansone, G. Donofrio, L. Baldini, A. Casnati, R. Ungaro // Org. Lett. - 2008. - V. 10. -P. 3953-3956.

52. Sansone, F. DNA condensation and cell transfection properties of guanidinium calixarenes: dependence on macrocycle lipophilicity, size, and conformation / F. Sansone, M. Dudic, G. Donofrio, C. Rivetti, L. Baldin , A. Casnati, S. Cellai, R. Ungaro // J. Am. Chem. Soc. - 2006. - V. 128. - P. 14528-14536.

53. Bagnacani, V. Lower rim guanidinocalix arenes: macrocyclic nonviral vectors for cell transfection / V. Bagnacani, V. Franceschi, L. Fantuzzi, A. Casnati, G. Donofrio, F. Sansone, R. Ungaro // Bioconjug. Chem. - 2012. - V. 23. - P. 993-1002.

54. Galukhin, A.V. Guanidine-equipped thiacalix[4]arenes: synthesis, interaction with DNA and aggregation properties / A.V.Galukhin, I.I. Stoikov // Mendeleev Commun. - 2014. - V. 24. - P. 82-84.

55. Rullaud, V. Sequence-Specific DNA Interactions with Calixarene-Based Langmuir Monolayers / V. Rullaud, N. Moridi, P. Shahgaldian // Langmuir. - 2014. - V. 30. - P. 8675-8679.

56. Lalor, R. Efficient gene transfection with functionalised multicalixarenes / R Lalor, J.L. DiGesso, A. Muellera, S.E. Matthews // Chem. Commun. - 2007. - V. 46. -P. 4907.

57. Hu, W. Dimeric calixarenes: a new family of major-groove binders / W. Hu, C. Blecking, M. Kralj, L. Suman, I. Piantanida, T. Schrader // Chemistry. - 2012. -V. 18.-P. 3589-3597.

58. Samal, S. K. Cationic polymers and their therapeutic potential / S.K. Samal, M. Dash, S. Van Vlierberghe, D.L. Kaplan, E Chiellini, C. Van Blitterswijk, L. Moroni, P. Dubruel // Chem. Soc. Rev. - 2012. - V. 41. - P. 7147-7194.

59. Jin, L. Current Progress in Gene Delivery Technology Based on Chemical Methods and Nano-carriers / L. Jin, X. Zeng, M. Liu, Y. Deng, N. He // Theranostics. 2014. - V. 4. - P. 240-255.

60. Dash, M. Chitosan-A versatile semi-synthetic polymer in biomedical applications / M. Dash, F. Chiellini, R.M. Ottenbrite, E. Chiellini // Prog. Polym. Sci. 2011.-V. 36.-P. 981-1014.

61. Zhang, M. A well-defined coil-comb polycationic brush with "star polymers" as side chains for gene delivery / M. Zhang, Q. Xiong, Y. Wang, Z. Zhang,

W. Shen, L. Liu, Q. Wang, Q. Zhang // Polym. Chem., 2014. - V. 5, № 16. - P. 46704678.

62. Lee, J. T cell-specific siRNA delivery using antibody-conjugated chitosan nanoparticles / J. Lee, K.S. Yun, C.S. Choi, S.H. Shin, H.S. Ban, T. Rhim, S.K. Lee., K.Y. Lee. // Bioconjug. Chem. - 2012. - V. 23. - P. 1174-1180.

63. Cohen, J.L. Acid-degradable cationic dextran particles for the delivery of siRNA therapeutics / J.L. Cohen, S. Schubert, P.R. Wich, L. Cui, J.A. Cohen, J.L. Mynar, J.M.J. Frechet// Bioconjug. Chem. - 2011. - V. 22. - P. 1056-1065.

64. Thomas, J.J. Unraveling the intracellular efficacy of dextran-histidine polycation as an efficient nonviral gene delivery system / J.J. Thomas, M.R. Rekha, C.P. Sharma // Mol. Pharm. American Chemical Society. - 2012. - V. 9. - P. 121-134.

65. Yin, H. Non-viral vectors for gene-based therapy / H. Yin, R.L. Kanasty, A.A. Eltoukhy, A.J. Vegas, J.R. Dorkin, D.G. Anderson // Nat. Rev. Genet. - 2014. - V. 15.-P. 541-555.

66. Feigner, P.L. Lipofection: a highly efficient, lipid-mediated DNA-transfection procedure / P.L. Feigner, T.R. Gadek, M. Holm, R. Roman, H.W. Chan, M. Wenz, J.P. Northrop, G.M. Ringold, M. Danielsen // Proc. Natl. Acad. Sci., U.S.A. -1987.-V. 84.-P. 7413-7417.

67. Zhi, D. Transfection efficiency of cationic lipids with different hydrophobic domains in gene delivery / D. Zhi, S. Zhang, B. Wang, Y. Zhao, B. Yang, S. Yu // Bioconjug. Chem. - 2010. - V. 21. - P. 563-577.

68. Lalani, J. Gene Delivery Using Chemical Methods/ J. Lalani, A. Misra // Challenges in Delivery of Therapeutic Genomics and Proteomics / ed. Misra A. Elsevier. -2011. - P. 127-206.

69. Zhu, L. Structural and formulation factors influencing pyridinium lipid-based gene transfer / L. Zhu, Y. Lu, D.D. Miller, R.L Mahato // Bioconjug. Chem. -2008.-V. 19.-P. 2499-2512.

70. Dobbs, W. Mesomorphic imidazolium salts: new vectors for efficient siRNA transfection / W. Dobbs, B. Heinrich, C. Bourgogne, B. Donnio, E. Terazzi, M.-

E. Bonnet, F. Stock, P. Erbacher, A.-L. Bolcato-Bellemin, L. Douce // J. Am. Chem. Soc. - 2009. - V. 131. - P. 13338-13346.

71. Nie, Y. Cholesterol derivatives based charged liposomes for doxorubicin delivery: preparation, in vitro and in vivo characterization / Y. Nie, L. Ji, H. Ding, L. Xie, L. Li, B. He, Y. Wu, Z. Gu // Theranostics. - 2012. - V. 2. - P. 1092-103.

72. Boussif, O. A versatile vector for gene and oligonucleotide transfer into cells in culture and in vivo: polyethylenimine / O. Boussif, F. Lezoualc'h, M.A. Zanta, M.D. Mergny, D. Scherman, B. Demeneix, J.P. Behr // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. -1995.-V. 92.-P. 7297-7301.

73. Behr J.-P. The Proton Sponge: a Trick to Enter Cells the Viruses Did Not Exploit / J.-P. Behr // Chimia (Aarau). - 1997. -V. 51. - P. 34-36.

74. Tang, M.X. The influence of polymer structure on the interactions of cationic polymers with DNA and morphology of the resulting complexes / M.X. Tang,

F.C. Szoka // Gene Ther. - 1997. - V. 4. - P. 823-832.

75. Pack, D.W. Design and development of polymers for gene delivery / D.W. Pack, A.S. Hoffman, S. Pun, P.S. Stayton // Nat. Rev. Drag Discov. - 2005. - V. 4. - P. 581-593.

76. Dizaj, S.M. A sight on the current nanoparticle-based gene delivery vectors / S. M. Dizaj, S. Jafari, A. Y. Khosroushahi // Nanoscale Res. Lett. - 2014. - V. 9. - P. 252.

77. Lee, J.-M. Recent developments in nanoparticle-based siRNA delivery for cancer therapy / J.-M. Lee, T.-J. Yoon, Y.-S Cho // Biomed Res. Int. - 2013. - V. 2013. -P.782041.

78. Miyata, K. Rational design of smart supramolecular assemblies for gene delivery: chemical challenges in the creation of artificial viruses / K. Miyata, N. Nishiyamaa, K. Kataoka // Chem. Soc. Rev. - 2012. - V. 41. - P. 2562-2574.

79. Ortiz, M.C. Preorganized, macromolecular, gene-delivery systems / M.C. Ortiz, J.M. Benito, J.M. García Fernández // Chemistry. - 2010. - V. 16. - P. 6728-6742.

80. Non-viral Gene Therapy: Gene Design and Delivery / ed. K. Taira, K. Kataoka T.N. Tokyo: Springer-Verlag. - 2005. - 488 p.

81. Mahato, M. Synthesis and evaluation of tetramethylguanidinium-polyethylenimine polymers as efficient gene delivery vectors / M. Mahato, S. Yadav, P. Kumar, A.K. Sharma // Biomed Res. Int. - 2014. - V. 2014. - P. 459736.

82. Rodik, R.V. Calixarenes and related macrocycles as gene delivery vehicles / R.V. Rodik, A.S. Klymchenko, Y. Mely, V.I. Kalchenko // J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. - 2014. - V. 80. - P. 189-200.

83. Lamarre, B. Self-assembling viral mimetics: one long journey with short steps / B. Lamarre, M. G. Ryadnov // Macromol. Biosci. - 2011. - V. 11. - P. 503-513.

84. Cragg, P.J. Supramolecular Chemistry: From Biological Inspiration to Biomedical Applications / P.J. Cragg // Dordrecht: Springer Netherlands. - 2010. - P. 257.

85. Стойков, И.И. Начала супрамолекулярной химии / И.И. Стойков // Казань: Казань: Издательство КГУ. - 2001. - 140 с.

86. Schneider, H.-J. Principles and methods in supramolecular chemistry / H.-J. Schneider, A.K. Yatsimirsky // Chichester, UK: J. Wiley. - 2000. - P. 362.

87. Méndez-Ardoy, A. Preorganized macromolecular gene delivery systems: amphiphilic beta-cyclodextrin "click clusters" / A. Méndez-Ardoy, M. Gómez-García, С. Ortiz Mellet, N. Sevillano, M.D. Girón, R. Salto, F. Santoyo-Gonzálezd, J.M.G. Fernández // Org. Biomol. Chem. - 2009. - V. 7. - P. 2681-2684.

88. Marsault, E. Macrocycles are great cycles: applications, opportunities, and challenges of synthetic macrocycles in drug discovery / E. Marsault, M.L. Peterson // J. Med. Chem. - 2011. - V. 54. - P. 1961-2004.

89. Gallego-Yerga, L. Cyclodextrin- and calixarene-based polycationic amphiphiles as gene delivery systems: a structure-activity relationship study / L. Gallego-Yerga, M. Lomazzi, V. Franceschi, F. Sansone, M.C. Ortiz, G. Donofrio, A. Casnati, F.J.M. Garcia // Org. Biomol. Chem. - 2015. DOI: 10.1039/C40B02204A.

90. Stoikov, I.I. The synthesis of p-tert-butyl thiacalix[4]arenes functionalized with secondary amide groups at the lower rim and their extraction properties and self-assembly into nanoscale aggregates / I.I. Stoikov, E.A. Yushkova, A.Yu. Zhukov, I. Zharov, I.S. Antipin, A.I. Konovalov // Tetrahedron. - 2008. - V. 64. - P. 7112-7121.

91. St'astny V. Synthesis of unique cagelike thiacalix[4]arene derivatives in a 1,3-alternate conformation / V. St'astny, I. Stibor, I. Cisarova, J. Sykora, M. Pojarova, P. Lhotak // J. Org. Chem. - 2006. - V. 71. - P. 5404-5406.

92. St'astny, V. Thiacalix[4]arene derivatives with proximally bridged lower rim / V. St'astny, I. Stibor, H. Petrickova, J. Sykora, P. Lhotak // Tetrahedron. - 2005. -V. 61.-P. 9990-9995.

93. Chakrabarti, A. Synthesis of conformationally diverse tetrathiacalix[4]arene(amido)crowns and tetrathiacalix[4]arene amides with pendant amine functions / A. Chakrabarti, H.M. Chawla, N. Pant, S.P. Singh, S. Upreti // Tetrahedron. - 2006. - V. 62. - P. 8974-8981.

94. Беккер, Г. Органикум / Г. Беккер, В. Бергер, Г. Домшке, Э. Фангхенель, Ю. Фауст, М. Фишер, Ф. Гентц, К. Гевальд, Р. Глух, Р. Майер, К. Мюллер, Д. Павель, Г. Шмидт, К. Шольберг, К. Шветлик, Э. Зейлер Г.Ц. //. Т.2. ed. М.: Мир.-1979.-442 с.

95. Shah, N. Low-generation asymmetric dendrimers exhibit minimal toxicity and effectively complex DNA / N. Shah, R.J. Steptoe, H.S.Parekh // J. Pept. Sci. -2011. - V. 17. - P. 470-478.

96. Wang, R. Synthesis and gene delivery of poly(amido amine)s with different branched architecture / R. Wang, L. Zhou, Y. Zhou, G. Li, X. Zhu, H. Gu, X. Jiang, H. Li, J. Wu, L. He, X. Guo, B. Zhu, D. Yan // Biomacromolecules. - 2010. - V. 11. - P. 489-495.

97. Ghilardi, A. Synthesis of multifunctional PAMAM-aminoglycoside conjugates with enhanced transfection efficiency / A. Ghilardi, D. Pezzoli, M.C. Bellucci, C. Malloggi, A. Negri, A. Sganappa, G. Tedeschi, G. Candiani, A. Volonterio // Bioconjug. Chem. - 2013. - V. 24. - P. 1928-1936.

98. Sun, J. Preparation of functional water-soluble low-cytotoxic poly(methacrylate)s with pendant cationic L-lysines for efficient gene delivery / J. Sun, T. Luo, R. Sheng, H. Li, S. Chen, F. Hu, A. Cao // Macromol. Biosci. - 2013. -V. 13. -P. 35-47.

99. Mavromoustakos, T.M. Methods in Membrane Lipids / T.M. Mavromoustakos // ed. Dopico A.M. Totowa (NJ): Humana Press Inc. -2006. - P. 587600.

100. Gaub, H. Phase transitions, lateral phase separation and microstructure of model membranes composed of a polymerizable two-chain lipid and dimyristoylphosphatidylcholine / H. Gaub, R. Biischl, H. Ringsdorf, E. Sackmann // Chem. Phys. Lipids. - 1985. - V. 37. - P. 19-43.

101. Yadav, S. A new method for the determination of stability parameters of proteins from their heat-induced denaturation curves / S. Yadav, F. Ahmad // Anal. Biochem. - 2000. - V. 283. - P. 207-213.

102. Barry, J.A. Direct NMR Evidence for Ethanol Binding to the Lipid-Water Interface of Phospholipid Bilayers / J. A. Barry, K. Gawrisch // Biochemistry. -1994. -V. 33.-P. 8082-8088.

103. Feller, S.E. Nuclear Overhauser enhancement spectroscopy cross-relaxation rates and ethanol distribution across membranes / S.E. Feller, C.A. Brown, D.T. Nizza, K. Gawrisch // Biophys. J. - 2002. - V. 82. - P. 1396-1404.

104. Holte, L.L. Determining ethanol distribution in phospholipid multilayers with MAS- NOESY spectra / L.L. Holte, K. Gawrisch // Biochemistry. - 1997. - V. 36. -P. 4669-4674.

105. Rottenberg, H. Probing the interactions of alcohols with biological membranes with the fluorescent probe Prodan / H. Rottenberg // Biochemistry. - 1992. -V. 31.-P. 9473-9481.

106. Chiou, J.S. Alcohols dehydrate lipid membranes: an infrared study on hydrogen bonding / J.S. Chiou, P.R. Krishna, H. Kamaya, I. Ueda // Biochim. Biophys. Acta. - 1992.-V. 1110.-P. 225-233.

107. Schrader, T. Protein recognition: Calixarene connection / T. Schrader // Nat. Chem. - 2012. - V. 4. - P. 519-520.

108. Zadmard, R. Multipoint recognition of basic proteins at a membrane model / R. Zadmard, M. Arendt, T. Schrader // J. Am. Chem. Soc. - 2004. - V. 126. - P. 77527753.

109. Zadmard, R. Nanomolar protein sensing with embedded receptor molecules / R. Zadmard, T. Schrader // J. Am. Chem. Soc. - 2005. - V. 127. - P. 904-915.

110. Costa, P.J. Interaction of a calix[4]arene derivative with a DOPC bilayer: biomolecular simulations towards chloride transport / P.J.Costa, I. Marques, V. Félix // Biochim. Biophys. Acta. - 2014. - V. 1838. - P. 890-901.

111. Boon, J.M. Structure/activity study of tris(2-aminoethyl)amine-derived translocases for phosphatidylcholine / J.M. Boon, T.N. Lambert, B.D. Smith, A.M. Beatty, V. Ugrinova, S.N. Brown // J. Org. Chem. - 2002. - V. 67. - P. 2168-2174.

112. Зенгер, В. Принципы структурной организации нуклеиновых кислот / В. Зенгер // Пер. с англ. - М.: Мир. - 1987. - 584 с.

113. Богданенко, Е.В. Невирусный перенос генов in vivo в генной терапии / Е.В. Богданенко, Ю.В. Свиридов, А.А. Московцев, Р.И. Жданов // Вопросы медицинской химии. -2000. - Т. 3. - С. 18-27.

114. Stoikov, I.I. Solvent extraction and self-assembly of nanosized aggregates of p-tert-butyl thiacalix[4]arenes tetrasubstituted at the lower rim by tertiary amide groups and monocharged metal cations in the organic phase / I.I. Stoikov, E.A. Yushkova, A. Yu. Zhukov, I. Zharov, I.S. Antipin, A.I. Konovalov // Tetrahedron. -2008. - V. 64. - P. 7489-7497.

115. Yushkova, E. Heteroditopic p-tert-butyl thiacalix[4]arenes for creating supramolecular self-assembles by cascade or commutative mechanisms / E.A. Yushkova, I.I. Stoikov, A.Yu. Zhukov, J.B. Puplampu, I.Kh. Rizvanov, I.S. Antipin, A.I. Konovalov // RSC Adv. -2012. - V. 2. - P. 3906.

116. Yushkova, E.A. p-tert-Butyl thiacalix[4]arenes functionalized with amide and hydrazide groups at the lower rim in cone, partial cone, and 1,3-alternate conformations are "smart" building blocks for constructing nanosized structures with metal cations of s-, p-, and d-elements in the organic phase / E.A. Yushkova, I.I. Stoikov // Langmuir. - 2009. - V. 25. - P. 4919-^1928.

117. Izzo, I. Cationic calix[4]arenes as anion-selective ionophores / I. Izzo, S. Licen, N. Maulucci, G. Autore, S. Marzocco, P. Tecilla, F. De Riccardis // Chem. Commun. - 2008. - V. 7345. - P. 2986-2988.

118. Verma, A. Surface recognition of biomacromolecules using nanoparticle receptors / A.Verma, V.M. Rotello // Chem. Commun. - 2005. - V. 3. - P. 303-312.

119. Puplampu, J.B. Synthesis of p-tert-Butylthiacalix[4]arenes Functionalized with Tris(2-aminoethyl)amine Fragments at the Lower Rim and Their Interaction with Model Lipid Membranes / J.B. Puplampu, L.S. Yakimova, A.A. Vavilova, D.A. Fayzullin, Yu.F. Zuev, I.I. Stoikov // Macroheterocycles. - 2014. - V. 7. - P. 1-8.

120. Пуплампу, Дж.Б. Синтез новых типов ПАМАМ-дендримеров на основе п-трет-бутилтиакаликс[4]арена / Дж.Б. Пуплампу, JI.C. Якимова, И.Х. Ризвапов, И.И. Стойков // Бутлеровские сообщения. - 2014. - Т.39. - №8. - С.65-71.

121. Пуплампу, Дж.Б. Синтез производных п-трет-бутилтиакаликс[4]арена, функционализированных по нижнему ободу фрагментами N-(2-гидроксиэтил)этилендиамина, в конфигурациях конус и 1,3-альтернат и их взаимодействие с ДНК / Дж.Б. Пуплампу, JI.C. Якимова, И.Х. Ризвапов, И.И. Стойков // Бутлеровские сообщения. - 2014. - Т.39. - №8. - С.57-64.

122. Iki, N. Selective synthesis of three conformational isomers of tetrakis[(ethoxycarbonyl)methoxy]thiacalix[4]arene and their complexation properties towards alkali metal ions / N. Iki, F. Narumi, T. Fujimoto, N. Morohashi, S. Miyano // J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2. - 1998. - V. 12. - P. 2745-2750.