Биомиметические носители биологически активных веществ, чувствительные к внешним физическим воздействиям

Потапенков, К.В.; Григорян, И.В.; Спиридонов, В.В.; Ярославов, А.А.; Таранов, И.В.; Черепенин, В.А.; Гуляев, Ю.В.; Хомутов, Г.Б.

Авторы: Потапенков К.В., Григорян И.В., Спиридонов В.В., Ярославов А.А., Таранов И.В., Черепенин В.А., Гуляев Ю.В., Хомутов Г.Б.
Сборник: VII Съезд биофизиков России. Сборник научных трудов
Том: 2
Тезисы
Год издания: 2023
Издательство: КГАУ
Местоположение издательства: Краснодар
Первая страница: 140
Последняя страница: 141
Аннотация: Важным и актуальным направлением исследований в биофизике и ряде смежных областей науки, связанным с решением проблемы кардинального повышения эффективности лекарственной терапии онкологических и ряда других заболеваний, является создание биосовместимых средств капсулирования, адресной доставки и управляемого высвобождения биологически активных веществ (в том числе лекарственных препаратов) непосредственно в целевые области организма. Несмотря на постоянно возрастающее число научных групп по всему миру, активно работающих в данном направлении, поиски эффективных подходов к решению этой проблемы весьма далеки от завершения. Нами были разработаны новые биосовместимые коллоидные носители для управляемой доставки биологически активных веществ в водных средах включая биологические жидкости. Основой для них послужили биомиметические везикулы - липосомы из фосфатидилхолина, функционализированные неорганическими наночастицами. Для функционализации липосом использовались наночастицы магнетита или золотые наночастицы, обеспечивающие восприимчивость носителей лекарственных препаратов к внешним управляющим физическим воздействиям. Функциональные неорганические наночастицы были локализованы непосредственно в гидрофобной области бислойной липидной мембраны. Возможность реализовать данную ключевую особенность описываемых везикул-носителей обеспечивалась путем предварительной гидрофобизации наночастиц. Внутрь полученных нанокомпозитных везикул-носителей были загружены такие модельные вещества, как противораковый антибиотик доксорубицин и флуоресцентный краситель карбоксифлуоресцеин. Возможность выхода данных капсулированных модельных веществ из везикул можно количественно оценить, используя их флуоресценцию, обладающую характерным эффектом концентрационного тушением. Было исследовано воздействие внешних импульсных электрических полей на нанокомпозитные везикулы с гидрофобизованными наночастицами золота в мембране, загруженные доксорубицином. С этой целью образцы растворов, содержащие везикулы, подвергались воздействиям импульсов электрического поля напряженностью порядка 2,25*106 В/м и длительностью порядка 10 нс. До и после воздействия измерялась интенсивность флуоресценции доксорубицина, а на основании относительного изменения интенсивности флуоресценции оценивалась степень разрушения липосом и изменения их проницаемости для капсулированных молекул. Полученные данным образом экспериментальные данные указывают на выход капсулированного доксорубицина из нанокомпозитных везикул в результате импульсного электрического воздействия. В качестве дополнительного метода, подтверждающего разрушение находивших в растворе везикул, была использована просвечивающая электронная микроскопия. Эффект разрушения нанокомпозитных везикул под действием внешних импульсов электрического поля объясняется значительным возрастанием напряженности электрического поля вблизи проводящих золотых наночастиц в результате их поляризации во внешнем электрическом поле. Это может приводить к локальному пробою липосомальных мембран вблизи частиц и разрушению липосомы с высвобождением капсулированных веществ. Магнетит обладает полупроводниковыми свойствами, что обеспечивает восприимчивость везикул, функционализированных наночастицами магнетита, к внешним электрическим полям, как и в случае с золотыми наночастицами. Однако наибольший интерес представляет воздействие внешними полями на везикулы, имеющие локализованные непосредственно в мембране наночастицы магнетита. Мембраны липосом с локализованными в гидрофобной области наночастицами магнетита можно рассматривать как магнитоэластик. Нами изучалось воздействие внешних магнитных полей на липосомы, содержащие в мембранах гидрофобизованные наночастицы магнетита; в качестве модельного вещества, загружаемого внутрь, использовался краситель карбоксифлуоресцеин. Раствор, содержавший нанокомпозитные везикулы, выдерживался в постоянном магнитном поле напряженностью 1,9 кЭ в течение часа. До и после воздействия производилось измерение интенсивности флуоресценции образца. Изменение интенсивности флуоресценции карбоксифлуоресцеина указывает на выход красителя из везикул-носителей в раствор под действием внешнего магнитного поля. Как и в случае экспериментов с электрическим полем, везикулы, подвергавшиеся воздействию магнитного поля, были дополнительно охарактеризованы методом ПЭМ. Анализ полученных данным методом микрофотографий указывает на изменение формы липосом с квази-сферической на эллипсоидальную. Теоретические расчеты на основе аналогии с электростатической моделью, а также численное решение уравнения Лапласа для сферического слоя феррожидкости во внешнем магнитном поле, указывают, что форма вытянутого вдоль направления напряженности внешнего магнитного поля эллипсоида является наиболее энергетически выгодной. Нанокомпозитные магнитные липосомы меняют свою форму со сферической на элипсоидальную под действием внешнего магнитного поля, мембраны таких везикул деформируются, что приводит к возрастанию их проницаемости для молекул красителя. Обнаруженные нами эффекты открывают возможность создания новых биомиметических биосовместимых коллоидных систем капсулирования лекарственных препаратов, обладающих возможностью управляемого нетермического высвобождения капсулируемых веществ с использованием внешних физических воздействий. 1. Khomutov G.B., Kim V.P., Koksharov Yu.A., Potapenkov K.V., Parshintsev A.A., Soldatov E.S., Usmanov N.N., Saletsky A.M., Sybachin A.V., Yaroslavov A.A., Taranov I.V., Cherepenin V.A., Gulyaev Y.V., Nanocomposite biomimetic vesicles based on interfacial complexes of polyelectrolytes and colloid magnetic nanoparticles, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 532 (2017) P. 26–35.
Добавил в систему: Потапенков Кирилл Васильевич

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	ИСТИНА ИНХС РАН
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

ИСТИНА ИНХС РАН

Биомиметические носители биологически активных веществ, чувствительные к внешним физическим воздействиямтезисы доклада Тезисы

Прикрепленные файлы