БИОФИЗИКА, 2022, том 67, № 3, с. 610-614

БИОФИЗИКА CЛОЖНЫX CИCТЕМ

УДК 577.3

МЕТОД МУЛЬТИСЕНСОРНОЙ ИНВЕРСИОННОЙ

ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ ПРИ АНАЛИЗЕ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ

ПРЕПАРАТОВ ЛУЦЕНТИС И ЭЙЛЕА, ПРЕПЯТСТВУЮЩИХ

НОВООБРАЗОВАНИЮ СОСУДОВ

***, И.И. Колеcниченко****,

В.А. Намиот

Ю.Д. Кузнецова*^, **, С.В. Лесовой**, Ж.М. Салмаси*, С.Н. Удальцов*****

*Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова Минздрава РФ,

117997, Москва, ул. Островитянова, 1

E-mail: blm1962@yandex.ru

**НП Международный научно-практический Центр пролиферации тканей, 119034, Москва, ул. Пречистенка, 29/14

***Институт ядерной физики Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова,

119991, Москва, Ленинские горы, 1

****Институт физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина PАН,

119071, Москва, Ленинский просп., 31/4

*****ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»,

142290, Пущино Московской области, ул. Институтская, 2

Поступила в редакцию 15.07.2021 г.

После доработки 14.10.2021 г.

Принята к публикации 06.12.2021 г.

Электрохимическим методом мультисенсорной инверсионной вольтамперометрии изучена

возможность определения препаратов «Луцентис» и «Эйлеа», препятствующих новообразованию

сосудов. Показано, что метод пригоден для определения указанных препаратов. Рассмотрена

динамика изменения их концентрации. Таким образом, расширен ряд органических веществ,

которые определяются данным методом.

Ключевые слова: мультисенсорная инверсионная вольтамперометрия, планарные электроды, анти-

VEGF препараты, эйлеа, луцентис.

DOI: 10.31857/S000630292203022X, EDN: ASMEPN

Среди электрохимических методов анализа,

тодом определяется изменение электрохимиче-

одним из наиболее информативных является ме-

ской активности катионов металлов в растворе в

тод инверсионной вольтамперометрии. Этот ме-

результате их взаимодействия с органическими

тод широко используется при анализе неоргани-

веществами. Метод позволяет осуществлять

ческих веществ, в частности тяжелых металлов.

идентификацию различных веществ на основа-

Однако реализация метода инверсионной вольт-

нии анализа характерных изменений вольтам-

амперометрии требует тщательной пробоподго-

перных кривых, происходящих в результате вве-

товки, заключающейся в удалении из анализиру-

дения различных веществ в исходную тест-систе-

емой пробы органических веществ, которые

му. Измерения можно проводить на одном

существенным образом влияют на вид аналити-

индикаторном электроде, что является преиму-

ческих вольтамперограмм. С другой стороны,

ществом по сравнению с мультисенсорными ме-

способность органических веществ изменять по-

тодами, требующими применения набора элек-

ведение электрохимической системы, содержа-

тродов.

щей катионы различных металлов, также может

Ранее метод экспресс-диагностики биологи-

быть использована для анализа соответствующих

ческих объектов с использованием мультисен-

объектов. В Институте физической химии и элек-

сорной инверсионной вольтамперометрии был

трохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (Москва) с це-

опробован нами для ранней диагностики глауко-

лью электрохимического анализа органических

мы по сыворотке крови [2]. В дальнейшем рабо-

веществ был разработан метод мультисенсорной

тоспособноcть и эффективность метода была по-

инверсионной вольтамперометрии [1]. Этим ме-

казана нами, в частности, пpи опpеделении ряда

610

МЕТОД МУЛЬТИСЕНСОРНОЙ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ

611

офтальмологичеcких пpепаpатов - визомитина

нарные электроды являются одноразовыми, про-

[3, 4], ланостерола [5], бетоптика и его дженери-

изводить подготовку поверхности индикаторного

ков [6, 7], а также местноанальгезирующих пре-

электрода не требовалось. Сформированная на

паратов - наропина, хирокаина и лидокаина [8].

индикаторном электроде матрица сенсоров в на-

шем случае обеспечивала работу прибора в фор-

В данной работе была оценена возможность

применения метода мультисенсорной инверси-

мате «Электронный язык» [9].

онной вольтамперометрии для экспресс-опреде-

Вольтамперограммы, получаемые методом

ления препаратов «Луцентис» (Новартис Фарма

инверсионной вольтамперометрии, имеют харак-

Штейн АГ, Швейцария) и «Эйлеа» (Веттер Фар-

терный вид и хорошо воспроизводимы. Они

ма-Фертигунг ГмбХ Байер, Германия).

представляют собой зависимости тока от потен-

Оба препарата используются в офтальмологии

циала рабочего электрода, меняющегося по ли-

для лечения влажной формы возрастной маку-

нейному закону во времени. Известно, что состав

лярной дегенерации. Ранибизумаб (активное ве-

фоновых электролитов заметно влияет как на ве-

щество препарата луцентиса) избирательно свя-

личину токов растворения металлов, так и на по-

зывается с изоформами эндотелиального фактора

тенциалы пиков. В данной работе в качестве

роста сосудов и предотвращает их взаимодей-

электрохимической тест-системы использовали

ствие с их рецепторами на поверхности клеток

раствор электролита, содержащий катионы ряда

эндотелия, что приводит к подавлению неоваску-

металлов, обладающих способностью образовы-

ляризации и пролиферации сосудов. Подавляя

вать комплексные соединения с органическими

рост новообразованных сосудов хориоидеи в сет-

веществами: Zn²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺, Cu²⁺, Co³⁺, Hg²⁺

чатку, ранибизумаб останавливает прогрессиро-

[1]. Введение в тест-систему анализируемых орга-

вание экссудативно-геморрагической формы

нических веществ приводит к изменению спектра

возрастной макулярной дегенерации и макуляр-

вольтамперограмм. Эти изменения характерны

ного отека при сахарном диабете и окклюзии

для каждого из органических веществ (или смеси

(тромбоз) вен сетчатки. Афлиберцепт (активное

веществ), что позволяет проводить их идентифи-

вещество препарата эйлеа) связывает сосудистый

кацию. При электрорастворении металлов с по-

эндотелиальный фактор роста А с более высокой

верхности электрода потенциалы пиков токов

аффинностью, чем естественные рецепторы или

растворения являются определяющей характери-

другие препараты, в частности, ранибизумаб).

стикой растворяющегося металла, а их амплитуда

Также афлиберцепт является единственным пре-

зависит от количества электрорастворенного ме-

паратом, способным связывать плацентарный

талла. Возрастание прочности образовавшихся

фактор роста, вовлеченный в патогенез заболева-

комплексов приводит к увеличению высоты пика

ний сетчатки. Эйлеа имеет увеличенный период

тока растворения металла и соответственно к

выведения из глаза, и это позволяет говорить о

уменьшению его ширины [10].

его более длительном клиническом эффекте. Со-

При проведении испытаний на планарные

гласно опубликованным данным продолжитель-

электроды наносили 50 мкл тест-системы, содер-

ность супрессии внутриглазного VEGF после ин-

жащей ионы металлов в одинаковых концентра-

травитреального введения эйлеа в два раза превы-

циях (5·10^-5 М), и регистрировали фоновую ин-

шает данный показатель у луцентиса. Большая

версионную вольтамперограмму при потенциале

продолжительность действия препарата является

катодного осаждения металлов -1.55 В относи-

важным фактором, способствующим снижению

тельно хлорсеребряного электрода с последую-

общего количества требуемых инъекций для те-

щей разверткой потенциала до 0.3 В. Затем на

рапии хронических заболеваний сетчатки.

электрод помещали 50 мкл свежего раствора тест-

системы и 5 мкл исследуемых препаратов в раз-

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

личной концентрации и снова регистрировали

инверсионные вольтамперограммы.

Исследования препаратов эйлиа и луцентис

осуществляли с помощью электрохимического

Всего было взято 15 проб. Статистическую об-

мультисенсорного анализатора ЭЛ-02 (Институт

работку результатов проводили в пакете про-

физической химии и электрохимии им. А.Н.

грамм Statistica 6.0.

Фрумкина РАН, Москва). Общий вид анализато-

ра и схема планарной электродной системы были

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

представлены в работах [2-2]. Были использова-

ны планарные электроды (ООО «КолорЭлектро-

На рис. 1 показаны фоновая вольтамперограм-

никс», Москва), представляющих собой поли-

ма и вольтамперограммы, полученные для препа-

пропиленовую пластину с нанесенными электро-

рата луцентиса в различных концентрациях in vi-

дами (углеродный материал) и хлорсеребряным

tro. Можно видеть, что в присутствии луцентиса

электродом сравнения. Схема планарного элек-

токи ионов металлов, входящих в тест-систему,

трода была представлена в работе [2]. Так как пла-

изменяются в разной степени в зависимости от

БИОФИЗИКА том 67

№ 3

2022

612

БАЛАШОВА и др.

Рис. 1. Инверсионные вольтамперограммы тест-системы с луцентисом в различных концентрациях: 1 - тест-система,

2 - 10%, 3 - 20%, 4 - 40%, 5 - 60%.

концентрации препарата. Данные по воздей-

граммы представлены на рис. 2, данные приведе-

ствию луцентиса на тест-систему приведены в

ны в табл. 2.

табл. 1.

Оказалось, что влияние обоих препаратов на-

блюдается в основном на токи таких металлов как

Аналогичным образом было изучено влияние

медь и свинец; токи этих металлов уменьшаются

на тест-систему препарата эйлеа в различных

от 32 до 6 мкА для меди и от 58 до 20 мкА - для

концентрациях. Соответствующие вольтамперо-

свинца в случае луцентиса и немного менее - в

Таблица 1. Влияние луцентиса на тест-систему

Пики токов растворения металлов, мкА

Концентрация

луцентиса

Фон

10%

20%

Луцентис

40%

60%

Таблица 2. Влияние эйлеа на тест-систему

Концентрация

Пики токов растворения металлов, мкА

эйлеа

Фон

10%

20%

Эйлеа

30%

40%

БИОФИЗИКА том 67

№ 3

2022

МЕТОД МУЛЬТИСЕНСОРНОЙ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ

613

Рис. 2. Инверсионные вольтамперограммы тест-системы с эйлеа в различных концентрациях: 1 - тест-система, 2 -

10%, 3 - 20%, 4 - 30%, 5 - 40%.

случае эйлеа (рис.

1, кривые

2-5; рис.

ВЫВОДЫ

кривые 2-5). Заметный эффект исследуемые

Показано, что при взаимодействии используе-

препараты оказывают также и на токи кадмия,

мой тест-системой препаратов луцентис и эйлеа,

кобальта и ртути. Несущественным и в случае эй-

тормозящих рост эндотелия сосудов и используе-

леа, и в случае луцентиса оказалось только дей-

мых как антиVEGF-препараты, влияние наблю-

ствие на ток растворения цинка.

дается наиболее значительно на токи таких ме-

таллов как медь и свинец; токи этих металлов

Нужно отметить, что препарат эйлеа по срав-

уменьшаются от 32 до 6 мкА для меди и от 58 до

нению с луцентисом очень быстро (в течение по-

20 мкА для свинца.

лутора часов) разлагается при взаимодействии с

Влияние препарата эйлеа на тест-систему

тест-системой используемого состава. Влияние

уменьшается через полтора часа, тогда как влия-

луцентиса на тест-систему регистрируется значи-

ние луцентиса регистрируется значительно доль-

тельно дольше - более шести часов. Следователь-

ше - более шести часов. Следовательно, по отно-

шению к тест-системе эйлеа - менее стойкий

но, по отношению к использованной тест-систе-

препарат по сравнению с луцентисом.

ме эйлеа - это менее стойкий препарат во внеш-

ней среде по сравнению с луцентисом.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Таким образом, можно сделать вывод, что ме-

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

тод инверсионной вольтамперометрии может

интересов.

быть использован и для оценки содержания дан-

ных препаратов в слезной жидкости при осу-

ществлении офтальмологических воздействий,

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

что требует дальнейших исследований. Однако с

Настоящая статья не содержит каких-либо ис-

учетом того факта, что из фармакопических опи-

следований с участием людей или животных в ка-

саний препаратов луцентиса и эйлеа следует, что

честве объектов исследований.

эйлеа имеет увеличенный период выведения из

глаза, эти исследования потребуют кроме тща-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

тельной подготовки (в плане стерильности) к от-

1. В. Н. Андреев, В. М. Ганшин, А. Н. Доронин и др.,

бору проб слезной жидкости после инъекций

Патент на изобретение № 2375705 от 22.08.2008.

препаратов также отработки оптимального вре-

2. И. И. Колесниченко, А. Л. Клюев, В. М. Ганшин

мени отбора проб и, возможно, изменения ион-

и др., Физикохимия поверхности и защита мате-

ного состава используемой тест-системы.

риалов 50 (4), 440 (2014).

БИОФИЗИКА том 67

№ 3

2022

614

БАЛАШОВА и др.

3. И. И. Колесниченко, Е. П. Кантаржи и А. Н. До-

7. I. I. Kolesnichenko, L. M. Balachova, and E. P. Kan-

ронин, в сб. Труды 6-й Всероссийской науч.-прак-

tarzhi, Am. J. Anal. Chem. 7 (7), 588 (2016).

тич. конф. «Измерения в современном мире - 2017»

8. Л. М. Балашова, В. А. Намиот, И. И. Колеcничен-

(СПбПУ, СПб., 2017), сс. 33-37.

ко и др., Биофизика 65 (6), 1211 (2020).

4. Л. М. Балашова, И. И. Колеcниченко и Е. П. Кан-

таpжи, Клин. геpонтология 23 (9-10), 6 (2017).

9. Г. К. Будников, В. Н. Майстренко и М. Р. Вясе-

лев, Основы современного электрохимического ана-

5. Л. М. Балашова, В. А. Намиот, И. И. Колеcничен-

лиза («Мир», М., 2003).

ко и др., Биофизика 63 (4), 825 (2018).

6. Л. М. Балашова, И. И. Колеcниченко, В. А. На-

10. Г. Л. Шлефер, Комплексообразование в растворах

миот и др., Биофизика 64 (6), 1088 (2019).

(«Химия», М., 1964).

Multisensor Stripping Voltammetry in Analysis of Ophthalmic Drugs Lucentis

and Eylea Used to Stop Neovascularization

L.M. Balashova*^, **, N.A. Bakunina*^, **,

***, V.I. Kolesnichenko****,

V.A. Namiot

Yu.D. Kuznetsova*^,**, S.V. Lesovoy**, G.M. Salmasi*, and S.N. Udaltsov*****

*Pirogov Russian National Research Medical University, Ministry of Healthcare of the Russian Federation,

ul. Ostrovitianova 1, Moscow, 117997 Russia

**International Scientific and Practical Center for Tissue Proliferation, ul. Prechistenka 29/14, Moscow, 119034 Russia

***Institute of Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University, Leninskie Gory 1, Moscow, 119991 Russia

****Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences,

Leninskii prosp. 31/4, Moscow, 119071 Russia

*****Federal Research Center “Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences”,

Institutskaya ul. 2, Pushchino, Moscow Region, 142290 Russia

This paper is devoted to multisensor stripping voltammetry as electrochemical technique applied for deter-

mination of antiVEGF drugs Lucentis and Eylea that suppress the growth of abnormal new blood vessels. It

is shown that this method can be used for this purpose. The dynamics of changes in their concentration over

time is considered. As a result, more organic substances have been added into the list of organic substances

that are determined by this method.

Keywords: multisensor stripping voltammetry, planar electrodes, antiVEGF drugs, Eylеa, Lucentis

БИОФИЗИКА том 67

№ 3

2022