Complexation of magnesium and calcium ions with heparin

Karpukhin, L. E.; Feofanova, M. A.; Nikolaeva, L. S.; Mamontov, M. N.; Dobrynina, N. A.

doi:10.1134/s0036023606060106

Cited by 10 publications

(4 citation statements)

References 9 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…However, because of an unfavorable relation of the heparin antiviral effect and unintended bleeding events, this is of limited clinical use. The results of our study demonstrate that heparin in the presence of magnesium chloride [ 18 , 20 , 21 ] leads to an enhanced antiviral function. This is accompanied by a conformational change induced by the presence of Mg 2+ depopulating the conformation that is believed to be responsible for the anti-coagulation effect of heparin.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 72%

“…It was described in previous studies that the binding of heparin to different metals resulted in a conformational change and that this can reduce the inhibitory function of heparin in the coagulation cascade and therefore modulate the activity of heparin [ 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 ]. Moreover, it was found that Ca 2+ ions show a stronger affinity to heparin than Mg 2+ ions [ 20 ], yet, Mg 2+ but not Ca 2+ can be applied clinically without side effects [ 24 ].…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Enhanced Antiviral Function of Magnesium Chloride-Modified Heparin on a Broad Spectrum of Viruses

Mese

Bunz

Volkwein³

et al. 2021

IJMS

View full text Add to dashboard Cite

Previous studies reported on the broad-spectrum antiviral function of heparin. Here we investigated the antiviral function of magnesium-modified heparin and found that modified heparin displayed a significantly enhanced antiviral function against human adenovirus (HAdV) in immortalized and primary cells. Nuclear magnetic resonance analyses revealed a conformational change of heparin when complexed with magnesium. To broadly explore this discovery, we tested the antiviral function of modified heparin against herpes simplex virus type 1 (HSV-1) and found that the replication of HSV-1 was even further decreased compared to aciclovir. Moreover, we investigated the antiviral effect against the new severe acute respiratory syndrome coronavirus type 2 (SARS-CoV-2) and measured a 55-fold decreased viral load in the supernatant of infected cells associated with a 38-fold decrease in virus growth. The advantage of our modified heparin is an increased antiviral effect compared to regular heparin.

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 72%

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Enhanced Antiviral Function of Magnesium Chloride-Modified Heparin on a Broad Spectrum of Viruses

Mese

Bunz

Volkwein³

et al. 2021

IJMS

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Hao et al demonstrated using NMR and FTIR measurements that metal atom interacts with the carbonyl oxygen of the polyvinylpyrrolidone (PVP) polymer and, based on the data, hypothesized possible coordination with amine group [ 64 ]. For sugar-based moieties, it was evidenced that, in glucuronic, as well as galacturonic acid, the complexation with a trivalent ion, such as Eu 3+ , occurred between the carboxylic moiety, the ring oxygen and the C-4 hydroxyl group [ 65 , 66 ].…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Marine Exopolysaccharide Complexed With Scandium Aimed as Theranostic Agents

et al. 2021

View full text Add to dashboard Cite

(1) Background: Exopolysaccharide (EPS) derivatives, produced by Alteromonas infernus bacterium, showed anti-metastatic properties. They may represent a new class of ligands to be combined with theranostic radionuclides, such as 47Sc/44Sc. The goal of this work was to investigate the feasibility of such coupling. (2) Methods: EPSs, as well as heparin used as a drug reference, were characterized in terms of molar mass and dispersity using Asymmetrical Flow Field-Flow Fractionation coupled to Multi-Angle Light Scattering (AF4-MALS). The intrinsic viscosity of EPSs at different ionic strengths were measured in order to establish the conformation. To determine the stability constants of Sc with EPS and heparin, a Free-ion selective radiotracer extraction (FISRE) method has been used. (3) Results: AF4-MALS showed that radical depolymerization produces monodisperse EPSs, suitable for therapeutic use. EPS conformation exhibited a lower hydrodynamic volume for the highest ionic strengths. The resulting random-coiled conformation could affect the complexation with metal for high concentration. The LogK of Sc-EPS complexes have been determined and showing that they are comparable to the Sc-Hep. (4) Conclusions: EPSs are very promising to be coupled with the theranostic pair of scandium for Nuclear Medicine.

show abstract

“…The reduction of the measured rates in the presence of heparin is summarized in (Table 4). It should be noted that in the supersaturation calculations in the presence of unfractionated heparin (H4L), complex formation between calcium ions (Ca 2+ ) and dissolved heparin was taken into consideration (Karpukhin, Feofanova, Nikolaeva, Mamontov, & Dobrynina, 2006). The reduction of the rate of crystal growth due to the presence of heparin in the supersaturated solutions is shown in (Figure 15).…”

Section: Effect Of Heparin Different Concentrations On Hap Seeds Growth Ratementioning

confidence: 99%

Anticalcification potential of heparin hydrogel on glutaraldehyde fixed bovine pericardial tissues

Badria¹,

Μπαντρία²

View full text Add to dashboard Cite

Η νόσος των βαλβίδων της καρδιάς εξακολουθεί να είναι κοινός στις βιομηχανικές χώρες, λόγω που η πτώση της συχνότητας των νόσων της ρευματικής καρδιάς συνοδεύεται με την αύξηση στις εκφυλιστικές παθήσεις των βαλβίδων. Διάφορες τρέχουσες διαθέσιμες προσθέσεις εισάγονται ως θεραπεία που ταξινομείται κυρίως σε μηχανικές ή βιοπροθετικές βαλβίδες αντικατάστασης. Και οι δύο παρουσιάζουν διαφορετικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Ακόμα ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα που αντιμετωπίζει η βιοπροσθετική αντικατάσταση είναι η ασβεστοποίηση. Η διαδικασία ασβεστοποίησης συνίσταται στην ανάπτυξη ασβεστολιθικών εναποθέσεων στους ιστούς λόγω του γεγονότος ότι ο ορός αίματος είναι υπερβολικά κορεσμένος σε σχέση με τις κρυσταλλικές φάσεις του φωσφορικού ασβεστίου. Στη βιβλιογραφία έχουν περιγραφεί διάφοροι μηχανισμοί ασβεστοποίησης. α) κυτταρικός που περιλαμβάνει κυτταρικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα όπως η οστεογονική διαφοροποίηση και μετασχηματισμός και β) ακυτταρικός μηχανισμός ο οποίος είναι καθαρή φυσικοχημική διαδικασία που ελέγχεται κυρίως από τη θερμοκρασία, ρΗ, υπερκορεσμό και την παρουσία ακαθαρσιών. Για τη μελέτη αυτών των μηχανισμών, έχουν προταθεί διαφορετικά in vivo και in vitro μοντέλα στη βιβλιογραφία. Παρόλο που τα μοντέλα in vivo, όπου είναι ευρέως αποδεκτά το μεγάλο χρονικό διάστημα που απαιτείται για τη μελέτη, το κόστος, τα δεοντολογικά ζητήματα και τέλος η δυσκολία απομόνωσης μιας παραμέτρου για να μελετηθεί χωριστά αναφέρονται στην ανάγκη για πιο ικανοποιητικά μοντέλα. Στην βιβλιογραφία αναφέρεται η χρήση διαφορετικών in vitro μοντέλων (και μερικά από αυτά εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται). Η μείωση της συγκέντρωσης των χρησιμοποιούμενων ειδών ιόντων κατά τη διάρκεια του πειράματος οδήγησε σε μείωση του υπερκορεσμού του χρησιμοποιούμενου διαλύματος και επεσήμανε την ανάγκη για μοντέλα ασβεστοποίησης σταθερής σύνθεσης. Σε τέτοια διαλύματα ασβεστοποίησης (κυρίως ασβέστιου και φωσφορικών ιόντων ορισμένου υπερκορεσμού που αντιστοιχούν στις ανθρώπινες φυσιολογικές τιμές) οι συγκεντρώσεις διατηρούνται σταθερές κατά τη διάρκεια του πειραματικού χρόνου χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδιο ρΗ για να παρακολουθούν οποιαδήποτε αλλαγή στο ρΗ (που είναι ένας δείκτης για την ανάπτυξη κρυστάλλων) και μηχανισμό ανατροφοδότησης, αναπληρώνοντας τις ποσότητες που αναλώνονται ώστε να διατηρείται σταθερό το ρΗ και ο υπερκορεσμός. Έχουν προταθεί μέχρι τώρα πολλοί παράγοντες που δρουν κατά της ασβεστοποίησης, συμπεριλαμβανομένων διφωσφονικών, αμινο ελαϊκού οξέος, κατιόντων μετάλλων ή επιφανειοδραστικών ουσιών. Οι γλυκοζαμινογλυκάνες (GAGs) έχουν βρεθεί ότι καταλύουν την πυρήνωση και την κρυσταλλική ανάπτυξη ανθρακικού ασβεστίου από φυσιολογικά διαλύματα ασβεστίου. Ωστόσο, έχει επίσης βρεθεί ότι παρεμπόδισαν την ανάπτυξη κρυστάλλου υδροξυαπατίτη (ΗΑΡ) από υπερκορεσμένα διαλύματα φωσφορικού ασβεστίου σε συνθήκες σταθερού υπερκορεσμού. Ειδικότερα, δείχθηκε ότι η έκταση της αναστολής εξαρτάται από την αρχική δομή των GAGs και από τον αριθμό και τη θέση των θειικών ομάδων. Μεταξύ των GAG, η ηπαρίνη κατέχει την υψηλότερη πυκνότητα αρνητικού φορτίου στην εξωκυττάρια ουσία (ECM) και το μόριο της αποτελείται από τρία σάκχαρα, Ν-ακετυλογλυκοζαμίνη, D-γλυκουρονικό οξύ και L-ιδουρονικό οξύ. Το υψηλό αρνητικό φορτίο οφείλεται στην παρουσία τόσο καρβοξυλικών όσο και θειικών ομάδων στο μόριό της. Η ασβεστοποίηση των ιστών μπορεί συνεπώς να ελαχιστοποιηθεί ή να αποφευχθεί με τη χρήση παραγόντων αντι-ασβεστοποιήσης, δηλαδή μορίων που έχουν την ικανότητα να ρυθμίζουν τις διαδικασίες σχηματισμού πυρηνοποιήσεων και/ή κρυστάλλων. Μεταξύ των διαφόρων πιθανών τεχνικών αντιμετώπισης της ασβεστοποιήσης, η υδροπηκτή (hydrogel) ηπαρίνης έχει επιλεγεί στην εργασία μας. Η υδροπηκτή της ηπαρίνης προσφέρει καλό υλικό πλήρωσης χώρου για βιολογική εφαρμογή και εξουδετέρωση φορτίου του υποστρώματος. Επιπλέον, υπάρχει σημαντική κλινική εμπειρία με διαφορετικές επιδράσεις της ηπαρίνη για στο καρδιοαγγειακό κυκλοφορικό σύστημα. Η εργασία χωρίστηκε σε δύο βασικά μέρη: α) Η ηπαρίνη δοκιμάστηκε για την επίδρασή της στην ανάπτυξη κρυστάλλων υδροξυαπατίτη (ΗΑΡ) χρησιμοποιώντας Ca/P που αντιστοιχούν σε εκείνους για υπερκορεσμό της HAP. Ο μηχανισμός δράσης διερευνήθηκε περαιτέρω χρησιμοποιώντας πείραμα ισόθερμης προσρόφησης για να κατανοηθεί η φύση αυτού του μηχανισμού αναστολής. β) Η ηπαρίνη ενεργοποιήθηκε με ομάδα θειόλης και χρησιμοποιήθηκε για να παρασκευαστεί υδρογέλη. Η επιτυχώς παρασκευασθείσα υδρογέλη χρησιμοποιήθηκε ως τεχνική εμποτισμού για τους περικαρδιακούς ιστούς βοοειδών μονιμοποιημένων με γλουταραλδεΰδη και το δυναμικό ασβεστοποίησης in vitro δοκιμάστηκε χρησιμοποιώντας μοντέλο σταθερής σύνθεσης. Τα πειράματα διεξήχθησαν υπό φυσιολογικές συνθήκες υπερκορεσμού φωσφορικού οκτασβεστίου (OCP) και αναλύθηκαν ιστολογικά, μηχανικά και με χρήση μοντέλου σταθερής σύνθεσης. Για το πρώτο μέρος της εργασίας, η ηπαρίνη σε διαλύματα φωσφορικού ασβεστίου έδειξε μια σαφή επιβράδυνση στη διαδικασία ανάπτυξης κρυστάλλων. Η αναστολή αποδόθηκε στην προσρόφηση και στην απόφραξη των θέσεων ανάπτυξης ενεργών κρυστάλλων και επιβεβαιώθηκε με ποσοτικές μετρήσεις των αντίστοιχων ισόθερμων προσρόφησης. Για το δεύτερο μέρος, παρασκευάστηκε και χαρακτηρίστηκε επιτυχώς μια σταθερή υδροπηκτή ηπαρίνης. Ο εμποτισμός με υδροπηκτή ηπαρίνης δεν μετέβαλε την κλινικά αποδεκτή μηχανική συμπεριφορά του μονιμοποιημένου βόειου περικαρδιακού ιστού. Τέλος, η επεξεργασία GBP με υδροπηκτή ηπαρίνης έδειξε μία σαφή επιβράδυνση στην ασβεστοποίηση του GBP. Τα αποτελέσματα επιβεβαιώθηκαν χρησιμοποιώντας ιστολογικές τεχνικές. Τα αποτελέσματα έδειξαν υποσχόμενο μέλλον για την υδροπηκτή της ηπαρίνης ως τεχνική αντιμετώπισης της ασβεστοποιήσης των βιοπροσθετικών καρδιακών βαλβίδων.

show abstract

Complexation of magnesium and calcium ions with heparin

Cited by 10 publications

References 9 publications

Enhanced Antiviral Function of Magnesium Chloride-Modified Heparin on a Broad Spectrum of Viruses

Enhanced Antiviral Function of Magnesium Chloride-Modified Heparin on a Broad Spectrum of Viruses

Marine Exopolysaccharide Complexed With Scandium Aimed as Theranostic Agents

Anticalcification potential of heparin hydrogel on glutaraldehyde fixed bovine pericardial tissues

Contact Info

Product

Resources

About