jsmsJournal of Siberian Medical SciencesJournal of Siberian Medical Sciences2542-1174Federal state budgetary educational institution of higher education "Novosibirsk state medical university" of Ministry of Health of the Russian Federation (FSBEI HE NSMU MOH Russia)10.31549/2542-1174-2025-9-4-91-104jsms-1279Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL RESEARCHЭлектронно-лучевой кросслинкинг полиэтиленгликоля для создания антимикробного лекарственного препарата на основе гидрогеля и пептидомиметикаElectron beam crosslinking of polyethylene glycol for the developing an hydrogel- and peptidomimetic-based antimicrobial drughttps://orcid.org/0000-0002-1093-8938МадоновП. Г.MadonovP. G.

Мадонов Павел Геннадьевич – д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой фармакологии, клинической фармакологии и доказательной медицины; заведующий отделом экспериментальной фармакологии НИИ клинической и экспериментальной лимфологии

Новосибирск

Pavel G. Madonov – Dr. Sci. (Med.), Professor, Head, Department of Pharmacology, Clinical Pharmacology and Evidence-Based Medicine; Head, Department of Experimental Pharmacology

 Novosibirsk

https://orcid.org/0000-0001-8377-7648МишенинаС. В.MisheninaS. V.

Мишенина Светлана Владимировна – д-р мед. наук, доцент, профессор кафедры фармакологии, клинической фармакологии и доказательной медицины 

Новосибирск

Svetlana V. Mishenina – Dr. Sci. (Med.), Professor, Department of Pharmacology, Clinical Pharmacology and Evidence-Based Medicine

 Novosibirsk

https://orcid.org/0000-0002-3921-4677БондареваЕ. А.BondarevaE. A.

Бондарева Елена Александровна – аспирант кафедры фармакологии, клинической фармакологии и доказательной медицины ; младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной и клинической фармакологи НИИ клинической и экспериментальной лимфологии 

630091, г. Новосибирск, Красный просп., 52.

Elena A. Bondareva – Assistant, Department of Pharmacology, Clinical Pharmacology and Evidence-Based Medicine; Junior Researcher, Laboratory of Experimental and Clinical Pharmacology

Novosibirsk

elena.bondarewa@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1551-3154ЕвстроповА. Н.EvstropovA. N.

Евстропов Александр Николаевич – д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой микробиологии, вирусологии и иммунологии 

Новосибирск

Alexander N. Evstropov – Dr. Sci. (Med.), Professor, Head, Department of Microbiology, Virology and Immunology

 Novosibirsk

https://orcid.org/0000-0002-8388-3026ЯрославцевД. В.YaroslavtsevD. V.

Ярославцев Дмитрий Викторович – магистр химии, младший научный сотрудник лаборатории фармакологических активных соединений

Новосибирск

 

Dmitry V. Yaroslavtsev – Master of Chemistry, Junior Researcher, Laboratory of Pharmacological Active Compounds

 Novosibirsk

https://orcid.org/0000-0003-1050-6921СолдатоваМ. С.

Солдатова Марина Сергеевна – младший научный сотрудник лаборатории фармакологического моделирования и скрининга биоактивных молекул 

 Новосибирск

https://orcid.org/0009-0002-6672-4696КлюевД. В.KlyuevD. V.

Клюев Дмитрий Валерьевич – ассистент кафедры фармакологии, клинической фармакологии и доказательной медицины

 Новосибирск

Dmitry V. Klyuev – Assistant, Department of Pharmacology, Clinical Pharmacology and Evidence-Based Medicine

Novosibirsk

https://orcid.org/0000-0002-3035-3400ЛюбушкинаЕ. М.LyubushkinaE. M.

Любушкина Елизавета Михайловна – старший  лаборант кафедры фармакологии, клинической фармакологии и доказательной медицины

 Новосибирск

Elizaveta M. Lyubushkina – Senior Laboratory Assistant, Department of Pharmacology, Clinical Pharmacology and Evidence-Based Medicine

 Novosibirsk

КоролёвМ. А.KorolevM. A.

Королёв Максим Александрович – д-р мед. наук, руководитель

Новосибирск

Maxim A. Korolev – Dr. Sci. (Med.), Head

Novosibirsk

НИИ клинической и экспериментальной лимфологии – филиал ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук»; ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияNovosibirsk State Medical University; Research Institute of Clinical and Experimental Lymрhology – Branch of the Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian FederationФГБОУ ВО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияNovosibirsk State Medical UniversityRussian FederationНИИ клинической и экспериментальной лимфологии – филиал ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук»РоссияResearch Institute of Clinical and Experimental Lymрhology – Branch of the Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2025261220250491104Copyright © Мадонов П.Г., Мишенина С.В., Бондарева Е.А., Евстропов А.Н., Ярославцев Д.В., Солдатова М.С., Клюев Д.В., Любушкина Е.М., Королёв М.А., 20252025Мадонов П.Г., Мишенина С.В., Бондарева Е.А., Евстропов А.Н., Ярославцев Д.В., Солдатова М.С., Клюев Д.В., Любушкина Е.М., Королёв М.А.Madonov P.G., Mishenina S.V., Bondareva E.A., Evstropov A.N., Yaroslavtsev D.V., Солдатова М.С., Klyuev D.V., Lyubushkina E.M., Korolev M.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://jsms.elpub.ru/jour/article/view/1279Введение

Введение . В настоящее время актуален поиск альтернатив современным антибиотикам, а также материалов, не обладающих раздражающим действием на организм, но способных являться депо для антимикробных веществ. Идея создания композиции из модифицированного полиэтиленгликолевого геля и антимикробного пептидомиметика рассматривается как перспективная.

Цель

Цель . Изучить физико-химические процессы электронно-лучевого кросслинкинга полиэтиленгликоля (ПЭГ) с целью получения гидрогеля с заданными свойствами и создание на основе этой технологии депо-матрицы для антимикробного пептидомиметика.

 Материалы и методы

 Материалы и методы. Процессу радиационного облучения, сочетающему деструкцию полимера и его сшивание, подвергали ПЭГ с диапазоном молекулярных масс от 400 до 40 000 Да. Изучали их свойства и создавали композицию на основе ПЭГ и антимикробного пептидомиметика КАМП-1 (трипептид H-Arg-Tbt-ArgNH-C2H4-Ph).

 Результаты

 Результаты. Гель получен при использовании низкомолекулярного ПЭГ и диапазона доз радиации от 1,5 до 3 Мрад или высокомолекулярного ПЭГ (более 4000 Да) и дозы облучения 0,25 Мрад. Для достижения гелеобразования путем кросслинкинга использовался низкомолекулярный ПЭГ (1500 Да) и доза облучения 2 Мрад. В полученный гель антибактериальный пептидомиметик КАМП-1 был имплантирован без технологических сложностей с помощью ротационного гомогенизатора. Увеличение дозы излучения приводило к пропорциональному снижению текучести геля.

Заключение

Заключение . Вариация параметров электронно-лучевого воздействия и концентрации ПЭГ позволяет получать гидрогели с необходимыми свойствами для депо-матрицы, предназначенной для имплантации фармакологически активных агентов. КАМП-1 удерживается в гелеобразной депо-матрице, и диффузия этого пептидомиметика в водную фазу происходит с низкой интенсивностью. Разработка данной технологии создания антимикробного лекарственного средства позволяет производить прототипы готовых лекарственных форм для местного применения.

Introduction

Introduction. Currently, the search for alternatives to conventional antibiotics, as well as for materials that do not exert an irritating effect on the body but can serve as a depot for antimicrobial substances, is highly relevant. The idea of developing a composition of a modified polyethylene glycol-based gel and an antimicrobial peptidomimetic is considered promising.

Aim

Aim. To study the physico-chemical processes of electron beam crosslinking of polyethylene glycol (PEG) in order to obtain a hydrogel with required properties and develop a depot-matrix for an antimicrobial peptidomimetic based on this technology.

Materials and methods

Materials and methods . PEGs with a molecular weight of 400–40 000 Da was exposed to radiation, which involves polymer degradation and crosslinking. Their properties were studied, and a composition based on PEG and the antimicrobial peptidomimetic CAMP-1 (tripeptide H-Arg-Tbt-Arg-NH-C2H4-Ph) was developed.

Results

Results . The gel was obtained using low-molecular-weight PEG and a radiation dose of 1,5–3 Mrad or high-molecular-weight PEG (over 4000 Da) and a radiation dose of 0,25 Mrad. To achieve gel formation by crosslinking, we used low-molecular-weight PEG (1,500 Da) and a radiation dose of 2 Mrad. The antibacterial peptidomimetic CAMP-1 was implanted into the gel obtained without technological complexity using a rotary homogenizer. An increase in the radiation dose led to a proportional decrease in gel flowability.

Conclusion

Conclusion. Varying the electron beam exposure parameters and PEG concentration allows to obtain hydrogels with the required properties for a depot-matrix intended to implant pharmacologically active agents. CAMP-1 is retained in a gel-like depot-matrix, and the diffusion of this peptidomimetic into the aqueous phase occurs at low intensity. Developing this technology of an antimicrobial drug makes it possible to produce prototypes of finished dosage forms for topical use.

полиэтиленгликольПЭГантимикробный пептидомиметикантимикробные препаратыКАМП-1антибактериальный гельpolyethylene glycolPEGantimicrobial peptidomimeticantimicrobial drugsCAMP-1antibacterial gelИсследование проведено в рамках выполнения Государственного задания по теме № FWNR-2024-0005.This research was carried out as part of a State Assignment on theme No. FWNR-2024-0005.ReferencesAsokan-Sheeja H., Das D., Nguyen J.N. et al. pH-responsive peptide-polymer hydrogel for biofi lm disruption // ACS Appl. Bio Mater. 2025;8(7):6415-6425. DOI: 10.1021/acsabm.5c00897.Asokan-Sheeja H., Das D., Nguyen J.N. et al. pH-responsive peptide-polymer hydrogel for biofi lm disruption // ACS Appl. Bio Mater. 2025;8(7):6415-6425. DOI: 10.1021/acsabm.5c00897.Du W., Gong J.S., Chen X. et al. Ångstrom-scale silver particle-infused hydrogels eliminate orthopedic implant infections and support fracture healing // Bio-mater. Transl. 2025;6(1):85-102. DOI: 10.12336/bio-matertransl.2025.01.007.Du W., Gong J.S., Chen X. et al. Ångstrom-scale silver particle-infused hydrogels eliminate orthopedic implant infections and support fracture healing // Bio-mater. Transl. 2025;6(1):85-102. DOI: 10.12336/bio-matertransl.2025.01.007.Oliver-Cervelló L., Martin-Gómez H., Gonzalez-Garcia C. et al. Protease-degradable hydrogels with multifunctional biomimetic peptides for bone tissue engineering // Front. Bioeng. Biotechnol. 2023;11:1192436. DOI: 10.3389/fbioe.2023.1192436.Oliver-Cervelló L., Martin-Gómez H., Gonzalez-Garcia C. et al. Protease-degradable hydrogels with multifunctional biomimetic peptides for bone tissue engineering // Front. Bioeng. Biotechnol. 2023;11:1192436. DOI: 10.3389/fbioe.2023.1192436.Tolentino M.A.K., Du E.Y., Silvani G. et al. Decoding hydrogel porosity: advancing the structural analysis of hydrogels for biomedical applications // Adv. Healthc. Mater. 2025;14(22):e2500658. DOI: 10.1002/adhm.202500658.Tolentino M.A.K., Du E.Y., Silvani G. et al. Decoding hydrogel porosity: advancing the structural analysis of hydrogels for biomedical applications // Adv. Healthc. Mater. 2025;14(22):e2500658. DOI: 10.1002/adhm.202500658.Muttenthaler M., King G.F., Adams D.J., Alewood P.F. Trends in peptide drug discovery // Nat. Rev. Drug Discov. 2021;20(4),:309-325. DOI: 10.1038/s41573-020-00135-8.Muttenthaler M., King G.F., Adams D.J., Alewood P.F. Trends in peptide drug discovery // Nat. Rev. Drug Discov. 2021;20(4),:309-325. DOI: 10.1038/s41573-020-00135-8.Chen C.H., Lu T.K. Development and challenges of antimicrobial peptides for therapeutic applications // Antibiotics. 2020;9:24. DOI: 10.3390/antibiotics9010024.Chen C.H., Lu T.K. Development and challenges of antimicrobial peptides for therapeutic applications // Antibiotics. 2020;9:24. DOI: 10.3390/antibiotics9010024.Сиггиа С., Ханна Дж.Г. Количественный органический анализ по функциональным группам/ пер. с англ. А.П. Сергеева. М.: Химия, 1983. 672 с.Siggia S., Hanna J.G. (1983). Quantitative Organic Analysis via Functional Groups (Transl. from Engl. by A.P. Sergeev). Мoscow: Chemistry. 672 p. (In Russ.)

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