antibioticsАнтибиотики и ХимиотерапияAntibiot Khimioter = Antibiotics and Chemotherapy0235-2990ООО «Издательство ОКИ»10.37489/0235-2990-2024-69-11-12-25-31CGHDGFantibiotics-1202Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL STUDIESОценка противовирусной активности полимерных электролитов, инкапсулированных в микронный кальций карбонат, в отношении респираторно-синцитиального вирусаEvaluation of Antiviral Activity of Polymer Electrolytes Encapsulated in Micron Calcium Carbonatehttps://orcid.org/0000-0002-7922-508XКлабуковА. М.KlabukovA. M.

Клабуков Артём Маркович — младший научный сотрудник лаборатории химиотерапии вирусных инфекций; аспирант, Scopus: 57462956700.

Санкт-Петербург

Artem M. Klabukov — Junior Researcher, Laboratory of Chemotherapy of Viral Infections; Postgraduate Student, Scopus: 57462956700.

St. Petersburg

https://orcid.org/0000-0003-1468-117XРазгуляеваД. Н.RazgulyaevaD. N.

Разгуляева Дарья Николаевна — младший научный сотрудник лаборатории химиотерапии вирусных инфекций; аспирант.

Санкт-Петербург

Darya N. Razgulyaeva — Junior Researcher, Laboratory of Chemotherapy of Viral Infections; Postgraduate Student.

Saint Petersburg

drazgulyaeva@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5459-3513НестероваН. А.NesterovaN. A.

Нестерова Наталья Александровна — научный сотрудник лаборатории № 2 Гидрофильных полимеров. WOS: I-3945-2018.

Санкт-Петербург

Natalya A. Nesterova — Researcher, Hydrophilic Polymers Laboratory No. 2, Institute of Macromolecular Compounds of the RAS, Branch of Petersburg Nuclear Physics Institute named by B. P. Konstantinov of the National Research Centre «Kurchatov Institute». WOS: I-3945-2018.

Saint Petersburg

https://orcid.org/0009-0005-1406-5344ТищенкоЮ. А.TishchenkoYu. A.

Тищенко Юлия Алексеевна — лаборант-исследователь, лаборатория нанои микрокапсулирования биологически активных веществ, Scopus: 58956714100.

Санкт-Петербург

Yuliya A. Tishchenko — Research Assistant, Laboratory of Nanoand Microencapsulation of Biologically Active Substances, Scopus: 58956714100.

https://orcid.org/0009-0003-2808-4795АхметоваД. Р.AkhmetovaD. R.

Ахметова Дарья Рамилевна — лаборант-исследователь, лаборатория нанои микрокапсулирования биологически активных веществ, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ); младший научный сотрудник, центр «Информационные оптические технологии»; аспирант, Национальный исследовательский университет ИТМО, Scopus: 57461062800. WOS: AFY-6118-2022.

Санкт-Петербург

Darya R. Akhmetova — Research Assistant, Laboratory of Nanoand Microencapsulation of Biologically Active Substances, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University; Junior Researcher at the Information Optical Technologies Center; postgraduate student, ITMO NRU. WOS: AFY-6118-2022. Scopus: 57461062800.

Saint Petersburg

https://orcid.org/0000-0002-7825-9130ГавриловаН. В.GavrilovaN. V.

Гаврилова Нина Владимировна — младший научный сотрудник лаборатории системной вирусологии. WOS: GOJ-9964-2022. Scopus: 58025268800.

Nina V. Gavrilova — Junior Researcher, Laboratory of Systems Virology, WOS: GOJ-9964-2022. Scopus: 58025268800.

Saint Petersburg

ШипиловскихС. А.ShipilovskikhS. A.

Шипиловских Сергей Александрович — к. х. н., ведущий научный сотрудник, лаборатория нанои микрокапсулирования биологически активных веществ, СПбПУ; ведущий научный сотрудник, центр «Информационные оптические технологии», Национальный исследовательский университет ИТМО, WOS: B-2691-2017. Scopus: 34168423100.

Санкт-Петербург

Sergei A. Shipilovskikh — Ph. D. in Chemistry, Leading Researcher, Laboratory of Nanoand Microencapsulation of Biologically Active Substances, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University; Leading Researcher, Center for Information Optical Technologies, ITMO University, WOS: B-2691-2017. Scopus: 34168423100.

Saint Petersburg

https://orcid.org/0000-0002-2295-1881ШтроА. А.ShtroA. A.

Штро Анна Андреевна — к. б. н., заведующий лабораторией химиотерапии вирусных инфекций. WOS: H-7328-2016. Scopus: 36026022700.

Санкт_Петербург

Anna A. Shtro — Ph. D. in Biology, Head of the Laboratory of Chemotherapy of Viral Infections, Smorodintsev Research Institute of Influenza of the Ministry of Health of the RF, WOS: H-7328-2016. Scopus: 36026022700.

Saint Petersburg

https://orcid.org/0000-0002-7005-5838ПанаринЕ. Ф.PanarinE. F.

Панарин Евгений Федорович — д. х. н., профессор, член-корреспондент РАН, научный руководитель института; заведующий лабораторией 2 Гидрофильных полимеров, ИВС РАН, WOS: P-1767-2016.

Санкт-Петербург

Evgenii F. Panarin — D. Sc. in Chemistry, Professor, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Scientific Director of the Institute; Head of the Hydrophilic Polymers Laboratory No. 2, Institute of Macromolecular Compounds of the RAS, Branch of Petersburg Nuclear Physics Institute named by B.P. Konstantinov of the National Research Centre «Kurchatov Institute», WOS: P-1767-2016.

Saint Petersburg

ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава РоссииРоссияSmorodintsev Research Institute of Influenza of the Ministry of Health of the Russian FederationRussian FederationИнститут высокомолекулярных соединений РАН (ИВС РАН)РоссияInstitute of Macromolecular Compounds, Branch of the Petersburg Nuclear Physics Institute Named by B.P. Konstantinov of the National Research Centre «Kurchatov Institute»Russian FederationСанкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ)РоссияPeter the Great St. Petersburg Polytechnic UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ)РоссияPeter the Great St. Petersburg Polytechnic University; ITMO UniversityRussian FederationФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ)РоссияSmorodintsev Research Institute of Influenza of the Ministry of Health of the Russian Federation; ITMO UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ); Национальный исследовательский университет ИТМОРоссияPeter the Great St. Petersburg Polytechnic University; ITMO UniversityRussian Federation2024251220246911-122531Copyright © ООО «Издательство ОКИ», 20252025ООО «Издательство ОКИ»ООО «Издательство ОКИ»https://www.antibiotics-chemotherapy.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.antibiotics-chemotherapy.ru/jour/article/view/1202

Актуальность. Респираторно-синцитиальный вирус широко распространён в популяции и представляет серьёзную опасность для людей, находящихся в группе риска. Среди них можно назвать младенцев, пожилых людей и людей с ослабленным иммунитетом. Несмотря на то, что недавно были одобрены вакцины против респираторно-синцитиального вируса для беременных женщин и людей преклонного возраста, повсеместно одобренного препарата для эффективной этиотропной терапии всё ещё не существует. Цель. Оценка противовирусной активности трёх производных полимерных электролитов, показавших эффективность в отношении широкого спектра вирусов на предыдущих этапах работы, при инкапсуляции их в микрочастицы карбоната кальция. Методы. Инкапсуляция полимерных электролитов проводилась методом абсорбции и методом соосаждения. Эффективность инкапсуляции оценивалась методом спектрометрии. Для исследования размеров и морфологии полученных носителей и инкапсулированных препаратов полимерных электролитов был использован просвечивающий электронный микроскоп. Для исследования коллоидной стабильности полученных носителей и инкапсулированных препаратов полимерных электролитов был использован метод динамического светорассеяния. Оценка цитотоксичности соединений проводилась на культуре клеток HEp-2 при помощи МТТ-теста. Детекцию вируса при измерении противовирусной активности соединений осуществляли при помощи иммуноферментного анализа (cell-ELISA). Результаты. По результатам спектрофотометрического исследования наиболее эффективным способом включения соединений в носители оказалась методика соосаждения. При добавлении полимерных соединений в микрочастицы CaCO₃ носители сохраняют первоначальный размер и структуру. Изучение противовирусной активности соединений показало, что инкапсуляция может способствовать снижению их цитотоксичности с сохранением противовирусных свойств. Заключение. Таким образом, дальнейшие исследования данной группы веществ и способов их доставки являются перспективными для создания эффективного и безопасного противовирусного препарата широкого спектра действия.

Background

Background. Respiratory syncytial virus is widespread in the population and poses a serious danger to people at risk. Among them are infants, the elderly, and people with weakened immune systems. Despite the fact that respiratory syncytial virus vaccines have recently been approved for pregnant women and the elderly, there is still no universally approved drug for effective etiotropic therapy.

The aim of the study was to evaluate the antiviral activity of three polymer electrolyte derivatives, which showed effectiveness against a wide range of viruses at previous stages of work, upon encapsulation in calcium carbonate microparticles.

Methods

Methods. The encapsulation of polymer electrolytes was carried out by the absorption method and the coprecipitation method. The encapsulation efficiency was evaluated by spectrometry. A transmission electron microscope was used to study the size and morphology of the obtained carriers and encapsulated preparations of polymer electrolytes. The dynamic light scattering method was used to study the colloidal stability of the obtained carriers and encapsulated specimens of polymer electrolytes. The cytotoxicity of the compounds was evaluated on HEp-2 cell culture using an MTT assay. Virus detection when measuring the antiviral activity of compounds was carried out using enzyme immunoassay (cell-ELISA).

Results

Results. The results of spectrophotometry led to the conclusion that the method of coprecipitation is the most effective way to incorporate compounds into carriers. When polymer compounds are added to CaCO₃ microparticles, the carriers retain their original size and structure. The study of the antiviral activity of the compounds showed that encapsulation can help reduce their cytotoxicity while maintaining antiviral properties.

Conclusion

Conclusion. Thus, further studies of this group of substances and their delivery methods are promising for the creation of an effective and safe broad-spectrum antiviral drug.

полимерные электролитыпротивовирусная активностьреспираторно-синцитиальный вирусrespiratory syncytial viruspolymeric compoundsantiviral activityencapsulationmicrosized calcium carbonate particlesСтатья опубликована при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках реализации программы создания и развития Научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии» (Соглашение от 20.04.2022 № 075-15-2022-313, ФГБУ «НИИ гриппа им. А. А. Смородинцева» Минздрава России)ReferencesBaker R. E., Mahmud A. S., Miller I. F. et al. Infectious disease in an era of global change. Nat Rev Microbiol. 2022; 20 (4): 193–205. doi: 10.1038/s41579-021-00639-z.Baker R. E., Mahmud A. S., Miller I. F. et al. Infectious disease in an era of global change. Nat Rev Microbiol. 2022; 20 (4): 193–205. doi: 10.1038/s41579-021-00639-z.Bloom D. E., Cadarette D. Infectious disease threats in the twenty-first century: Strengthening the global response. Front Immunol. 2019; 10 (MAR). doi: 10.3389/fimmu.2019.00549.Bloom D. E., Cadarette D. Infectious disease threats in the twenty-first century: Strengthening the global response. Front Immunol. 2019; 10 (MAR). doi: 10.3389/fimmu.2019.00549.Gordon A., Reingold A. The burden of influenza: a complex problem. Curr Epidemiol Rep. 2018; 5 (1): 1–9. doi: 10.1007/s40471-018-0136-1.Gordon A., Reingold A. The burden of influenza: a complex problem. Curr Epidemiol Rep. 2018; 5 (1): 1–9. doi: 10.1007/s40471-018-0136-1.Zimmerman R. K., Balasubramani G. K., D’Agostino H. E. A. et al. Population‐based hospitalization burden estimates for respiratory viruses, 2015–2019. Influenza Other Respir Viruses. 2022; 16 (6): 1133–1140. doi: 10.1111/irv.13040.Zimmerman R. K., Balasubramani G. K., D’Agostino H. E. A. et al. Population‐based hospitalization burden estimates for respiratory viruses, 2015–2019. Influenza Other Respir Viruses. 2022; 16 (6): 1133–1140. doi: 10.1111/irv.13040.Geoghegan S., Erviti A., Caballero M. T. et al. Mortality due to respiratory syncytial virus. Burden and risk factors. Am J Respir Crit Care Med. 2017; 195 (1): 96–103. doi: 10.1164/rccm.201603-0658OC.Geoghegan S., Erviti A., Caballero M. T. et al. Mortality due to respiratory syncytial virus. Burden and risk factors. Am J Respir Crit Care Med. 2017; 195 (1): 96–103. doi: 10.1164/rccm.201603-0658OC.Branche A., Falsey A. Parainfluenza virus infection. Semin Respir Crit Care Med. 2016; 37 (04): 538–554. doi: 10.1055/s-0036-1584798.Branche A., Falsey A. Parainfluenza virus infection. Semin Respir Crit Care Med. 2016; 37 (04): 538–554. doi: 10.1055/s-0036-1584798.Edwards K. M., Zhu Y., Griffin M. R. et al. Burden of human metapneumovirus infection in young children. New England Journal of Medicine. 2013; 368 (7): 633–643. doi: 10.1056/NEJMoa1204630.Edwards K. M., Zhu Y., Griffin M. R. et al. Burden of human metapneumovirus infection in young children. New England Journal of Medicine. 2013; 368 (7): 633–643. doi: 10.1056/NEJMoa1204630.Falsey A. R., Walsh E. E. Respiratory syncytial virus infection in adults. Clin Microbiol Rev. 2000; 13 (3): 371–384. doi: 10.1128/CMR.13.3.371.Falsey A. R., Walsh E. E. Respiratory syncytial virus infection in adults. Clin Microbiol Rev. 2000; 13 (3): 371–384. doi: 10.1128/CMR.13.3.371.Mcclellan K., Perry C. M., Aoki F. Y., Fleming D. M., Sidwell R. W., Treanor J. J. Oseltamivir A Review of Its Use in Influenza. Drugs. 2001; 61 (2): 263–283. doi: 10.2165/00003495-200161020-00011.Mcclellan K., Perry C. M., Aoki F. Y., Fleming D. M., Sidwell R. W., Treanor J. J. Oseltamivir A Review of Its Use in Influenza. Drugs. 2001; 61 (2): 263–283. doi: 10.2165/00003495-200161020-00011.Kataev V. E., Garifullin B. F. Antiviral nucleoside analogs. Chem Heterocycl Compd (N Y). 2021; 57 (4): 326–341. doi: 10.1007/s10593-021-02912-8.Kataev V. E., Garifullin B. F. Antiviral nucleoside analogs. Chem Heterocycl Compd (N Y). 2021; 57 (4): 326–341. doi: 10.1007/s10593-021-02912-8.Sutton T. C., Scott M. D. The effect of grafted methoxypoly (ethylene glycol) chain length on the inhibition of respiratory syncytial virus (RSV) infection and proliferation. Biomaterials. 2010; 31 (14): 4223–4230. doi: 10.1016/j.biomaterials.2010.01.095Sutton T. C., Scott M. D. The effect of grafted methoxypoly (ethylene glycol) chain length on the inhibition of respiratory syncytial virus (RSV) infection and proliferation. Biomaterials. 2010; 31 (14): 4223–4230. doi: 10.1016/j.biomaterials.2010.01.095Razgulyaeva D. N., Klabukov A. M., Galochkina A. V. et al. Evaluation of the Antiviral Activity of Drugs from the Group of Polymer Electrolyte Derivatives against a Wide Range of Viruses. Antibiot Chemother. 2024; 68 (9–10): 34–41. doi: 10.37489/0235-2990-2023-68-9-10-34-41.Razgulyaeva D. N., Klabukov A. M., Galochkina A. V. et al. Evaluation of the Antiviral Activity of Drugs from the Group of Polymer Electrolyte Derivatives against a Wide Range of Viruses. Antibiot Chemother. 2024; 68 (9–10): 34–41. doi: 10.37489/0235-2990-2023-68-9-10-34-41.Kastl L., Sasse D., Wulf V. et al. Multiple Internalization Pathways of Polyelectrolyte Multilayer Capsules into Mammalian Cells. ACS Nano. 2013; 7 (8): 6605–6618. doi: 10.1021/nn306032k.Kastl L., Sasse D., Wulf V. et al. Multiple Internalization Pathways of Polyelectrolyte Multilayer Capsules into Mammalian Cells. ACS Nano. 2013; 7 (8): 6605–6618. doi: 10.1021/nn306032k.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.