Магнітно-люмінесцентна нанокомпозитна система СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ : синтез, характеризація, поглинання макрофагами
Мультифункціональний магнітно-люмінесцентний нанокомпозит СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ синтезовано копреципітацією солей європію(III) і гадолінію(III) на магнітному ядрі з подальшою термальною декомпозицією. Структуру, фазу та люмінесцентні властивості досліджено за допомогою трансмісійної електронно...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Datum: | 2016 |
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2016
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/125880 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Магнітно-люмінесцентна нанокомпозитна система СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ : синтез, характеризація, поглинання макрофагами / І.В. Василенко, А.В. Яковенко, Д.С. Єфременко, П.Г. Телегеєва, М.В. Дибков, Г.Д. Телегеєв // Доповіді Національної академії наук України. — 2016. — № 10. — С. 88-93. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-125880 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Василенко, І.В. Яковенко, А.В. Єфременко, Д.С. Телегеєва, П.Г. Дибков, М.В. Телегеєв, Г.Д. 2017-11-08T20:13:45Z 2017-11-08T20:13:45Z 2016 Магнітно-люмінесцентна нанокомпозитна система СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ : синтез, характеризація, поглинання макрофагами / І.В. Василенко, А.В. Яковенко, Д.С. Єфременко, П.Г. Телегеєва, М.В. Дибков, Г.Д. Телегеєв // Доповіді Національної академії наук України. — 2016. — № 10. — С. 88-93. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2016.10.088 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/125880 546.05+546.06+577′ 3 Мультифункціональний магнітно-люмінесцентний нанокомпозит СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ синтезовано копреципітацією солей європію(III) і гадолінію(III) на магнітному ядрі з подальшою термальною декомпозицією. Структуру, фазу та люмінесцентні властивості досліджено за допомогою трансмісійної електронної мікроскопії (ТЕМ), рентгенофазового аналізу та фотолюмінесцентної спектроскопії. Проведено тестування впливу композита на життєздатність макрофагів J774 і його поглинання цими клітинами шляхом фарбування трипановим синім та акридином помаранчевим відповідно. Згідно з результатами ТЕМ, композитні наночастинки круглої форми із середнім діаметром 200 нм. Спостерігаються інтенсивні червоні фотолюмінесцентні смуги, характерні для іонів Eu³⁺. Оксид гадолінію — обов'язковий компонент для запобігання згасанню люмінесценції Eu³⁺. Завдяки люмінесцентним і феромагнітним властивостям, високому рівню виживання та фагоцитарному індексу такі нанокомпозити є привабливими для тераностики, зокрема діагностики і лікування раку за допомогою локальної гіпертермії, а також для цільової доставки ліків. Мультифункциональный магнитно-люминесцентный нанокомпозит СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ синтезирован копреципитацией солей европия(ІІІ) и гадолиния(ІІІ) на магнитном ядре с дальнейшей термальной декомпозицией. Структура, фаза и люминесцентные свойства исследованы с использованием трансмиссионной электронной микроскопии (ТЭМ), рентгеноструктурного анализа и фотолюминесцентной спектроскопии. Проведено тестирование влияния композита на жизнеспособность макрофагов J774 и его поглощения этими клетками путем окрашивания трипановым синим и акридиновым оранжевым соответственно. Согласно результатам ТЭМ, композитные наночастички круглой формы со средним диаметром 200 нм. Наблюдаются интенсивные красные фотолюминесцентные полосы, характерные для ионов Eu³⁺. Оксид гадолиния является обязательным компонентом для избежания тушения люминесценции Eu³⁺. Благодаря люминесцентным и ферромагнитным свойствам, высокому уровню выживания и фагоцитарному индексу такие нанокомпозиты являются привлекательными для тераностики, в частности диагностики и лечения рака при помощи локальной гипертермии, а также для целевой доставки лекарств. Multifunctional magnetic-luminescent nanocomposite СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ is synthesized by the co-precipitation of salts of europium(III) and gadolinium(III) on a magnetic core CoFe₂O₄@SiO₂ with the further thermal decomposition. The structure, phase, and luminescence properties are studied, by using the transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction, and photoluminescent spectroscopy. The composite is tested for the survival of J774 macrophages and its engulfment by phagocytosis, by using trypan blue and acridine orange, respectively. Composite nanoparticles are spheres with a mean diameter of 200 nm according to the TEM images. Characteristic intensive red photoluminescent bands of Eu³⁺ ions are observed. Gadolinium oxide is a necessary component to prevent the Eu³⁺ luminescence concen t ra tion quenching. Due to luminescent and ferromagnetic properties, high survival, and phagocytic index, such na no composites are attractive for theranostics, in particular, cancer diagnostics, treatment by local hyperthermia, and for targeted drug delivery. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Біофізика Магнітно-люмінесцентна нанокомпозитна система СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ : синтез, характеризація, поглинання макрофагами Магнитно-люминесцентная нанокомпозитная система СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ : синтез, характеризация, поглощение макрофагами Magnetic-luminescent nanocomposite СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ : synthesis, characterization, and engulfment by macrophages Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Магнітно-люмінесцентна нанокомпозитна система СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ : синтез, характеризація, поглинання макрофагами |
| spellingShingle |
Магнітно-люмінесцентна нанокомпозитна система СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ : синтез, характеризація, поглинання макрофагами Василенко, І.В. Яковенко, А.В. Єфременко, Д.С. Телегеєва, П.Г. Дибков, М.В. Телегеєв, Г.Д. Біофізика |
| title_short |
Магнітно-люмінесцентна нанокомпозитна система СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ : синтез, характеризація, поглинання макрофагами |
| title_full |
Магнітно-люмінесцентна нанокомпозитна система СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ : синтез, характеризація, поглинання макрофагами |
| title_fullStr |
Магнітно-люмінесцентна нанокомпозитна система СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ : синтез, характеризація, поглинання макрофагами |
| title_full_unstemmed |
Магнітно-люмінесцентна нанокомпозитна система СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ : синтез, характеризація, поглинання макрофагами |
| title_sort |
магнітно-люмінесцентна нанокомпозитна система сofe₂o₄@sio₂@gd₂o₃ : eu₂o₃ : синтез, характеризація, поглинання макрофагами |
| author |
Василенко, І.В. Яковенко, А.В. Єфременко, Д.С. Телегеєва, П.Г. Дибков, М.В. Телегеєв, Г.Д. |
| author_facet |
Василенко, І.В. Яковенко, А.В. Єфременко, Д.С. Телегеєва, П.Г. Дибков, М.В. Телегеєв, Г.Д. |
| topic |
Біофізика |
| topic_facet |
Біофізика |
| publishDate |
2016 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Доповіді НАН України |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Магнитно-люминесцентная нанокомпозитная система СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ : синтез, характеризация, поглощение макрофагами Magnetic-luminescent nanocomposite СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ : synthesis, characterization, and engulfment by macrophages |
| description |
Мультифункціональний магнітно-люмінесцентний нанокомпозит СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ синтезовано копреципітацією солей європію(III) і гадолінію(III) на магнітному ядрі з подальшою
термальною декомпозицією. Структуру, фазу та люмінесцентні властивості досліджено за допомогою трансмісійної електронної мікроскопії (ТЕМ), рентгенофазового аналізу та фотолюмінесцентної спектроскопії. Проведено тестування впливу композита на життєздатність макрофагів J774 і його поглинання цими клітинами шляхом фарбування трипановим синім та акридином
помаранчевим відповідно. Згідно з результатами ТЕМ, композитні наночастинки круглої форми із
середнім діаметром 200 нм. Спостерігаються інтенсивні червоні фотолюмінесцентні смуги, характерні для іонів Eu³⁺. Оксид гадолінію — обов'язковий компонент для запобігання згасанню люмінесценції Eu³⁺. Завдяки люмінесцентним і феромагнітним властивостям, високому рівню виживання
та фагоцитарному індексу такі нанокомпозити є привабливими для тераностики, зокрема діагностики і лікування раку за допомогою локальної гіпертермії, а також для цільової доставки ліків.
Мультифункциональный магнитно-люминесцентный нанокомпозит СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ синтезирован
копреципитацией солей европия(ІІІ) и гадолиния(ІІІ) на магнитном ядре с дальнейшей термальной декомпозицией. Структура, фаза и люминесцентные свойства исследованы с использованием трансмиссионной электронной
микроскопии (ТЭМ), рентгеноструктурного анализа и фотолюминесцентной спектроскопии. Проведено тестирование влияния композита на жизнеспособность макрофагов J774 и его поглощения этими клетками путем
окрашивания трипановым синим и акридиновым оранжевым соответственно. Согласно результатам ТЭМ, композитные наночастички круглой формы со средним диаметром 200 нм. Наблюдаются интенсивные красные
фотолюминесцентные полосы, характерные для ионов Eu³⁺. Оксид гадолиния является обязательным компонентом для избежания тушения люминесценции Eu³⁺. Благодаря люминесцентным и ферромагнитным свойствам, высокому уровню выживания и фагоцитарному индексу такие нанокомпозиты являются привлекательными для тераностики, в частности диагностики и лечения рака при помощи локальной гипертермии, а также для целевой доставки лекарств.
Multifunctional magnetic-luminescent nanocomposite СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ is synthesized by the co-precipitation
of salts of europium(III) and gadolinium(III) on a magnetic core CoFe₂O₄@SiO₂ with the further thermal decomposition.
The structure, phase, and luminescence properties are studied, by using the transmission electron microscopy (TEM), X-ray
diffraction, and photoluminescent spectroscopy. The composite is tested for the survival of J774 macrophages and its
engulfment by phagocytosis, by using trypan blue and acridine orange, respectively. Composite nanoparticles are spheres
with a mean diameter of 200 nm according to the TEM images. Characteristic intensive red photoluminescent bands of
Eu³⁺ ions are observed. Gadolinium oxide is a necessary component to prevent the Eu³⁺ luminescence concen t ra tion
quenching. Due to luminescent and ferromagnetic properties, high survival, and phagocytic index, such na no composites
are attractive for theranostics, in particular, cancer diagnostics, treatment by local hyperthermia, and for targeted
drug delivery.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/125880 |
| citation_txt |
Магнітно-люмінесцентна нанокомпозитна система СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ : синтез, характеризація, поглинання макрофагами / І.В. Василенко, А.В. Яковенко, Д.С. Єфременко, П.Г. Телегеєва, М.В. Дибков, Г.Д. Телегеєв // Доповіді Національної академії наук України. — 2016. — № 10. — С. 88-93. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT vasilenkoív magnítnolûmínescentnananokompozitnasistemasofe2o4sio2gd2o3eu2o3sintezharakterizacíâpoglinannâmakrofagami AT âkovenkoav magnítnolûmínescentnananokompozitnasistemasofe2o4sio2gd2o3eu2o3sintezharakterizacíâpoglinannâmakrofagami AT êfremenkods magnítnolûmínescentnananokompozitnasistemasofe2o4sio2gd2o3eu2o3sintezharakterizacíâpoglinannâmakrofagami AT telegeêvapg magnítnolûmínescentnananokompozitnasistemasofe2o4sio2gd2o3eu2o3sintezharakterizacíâpoglinannâmakrofagami AT dibkovmv magnítnolûmínescentnananokompozitnasistemasofe2o4sio2gd2o3eu2o3sintezharakterizacíâpoglinannâmakrofagami AT telegeêvgd magnítnolûmínescentnananokompozitnasistemasofe2o4sio2gd2o3eu2o3sintezharakterizacíâpoglinannâmakrofagami AT vasilenkoív magnitnolûminescentnaânanokompozitnaâsistemasofe2o4sio2gd2o3eu2o3sintezharakterizaciâpogloŝeniemakrofagami AT âkovenkoav magnitnolûminescentnaânanokompozitnaâsistemasofe2o4sio2gd2o3eu2o3sintezharakterizaciâpogloŝeniemakrofagami AT êfremenkods magnitnolûminescentnaânanokompozitnaâsistemasofe2o4sio2gd2o3eu2o3sintezharakterizaciâpogloŝeniemakrofagami AT telegeêvapg magnitnolûminescentnaânanokompozitnaâsistemasofe2o4sio2gd2o3eu2o3sintezharakterizaciâpogloŝeniemakrofagami AT dibkovmv magnitnolûminescentnaânanokompozitnaâsistemasofe2o4sio2gd2o3eu2o3sintezharakterizaciâpogloŝeniemakrofagami AT telegeêvgd magnitnolûminescentnaânanokompozitnaâsistemasofe2o4sio2gd2o3eu2o3sintezharakterizaciâpogloŝeniemakrofagami AT vasilenkoív magneticluminescentnanocompositesofe2o4sio2gd2o3eu2o3synthesischaracterizationandengulfmentbymacrophages AT âkovenkoav magneticluminescentnanocompositesofe2o4sio2gd2o3eu2o3synthesischaracterizationandengulfmentbymacrophages AT êfremenkods magneticluminescentnanocompositesofe2o4sio2gd2o3eu2o3synthesischaracterizationandengulfmentbymacrophages AT telegeêvapg magneticluminescentnanocompositesofe2o4sio2gd2o3eu2o3synthesischaracterizationandengulfmentbymacrophages AT dibkovmv magneticluminescentnanocompositesofe2o4sio2gd2o3eu2o3synthesischaracterizationandengulfmentbymacrophages AT telegeêvgd magneticluminescentnanocompositesofe2o4sio2gd2o3eu2o3synthesischaracterizationandengulfmentbymacrophages |
| first_indexed |
2025-11-25T20:54:25Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:54:25Z |
| _version_ |
1850543036865445888 |
| fulltext |
ОПОВІДІ
НАЦІОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМІЇ НАУК
УКРАЇНИ
10 • 2016
88 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2016. № 10
© І.В. Василенко, А.В. Яковенко, Д.С. Єфременко, П.Г. Телегеєва, М.В. Дибков, Г.Д. Телегеєв, 2016
БІОФІЗИКА
Останнім десятиліттям спостерігається значний прогрес у розробці підходів до отримання мо-
нофункціональних наночастинок із магнітними чи люмінесцентними властивостями. Такі час-
тинки можуть знайти використання для магнітної твердофазної екстракції [1], у фармації [2],
гіпертермічній терапії [3], цільовій доставці лікарських засобів [4], МРТ [5], біосенсориці, ге-
номіці, діагностиці, терапії [6, 7] тощо. Поряд з цим останнім часом дедалі більше уваги при ді-
ляється фундаментальним дослідженням щодо отримання та вивчення властивостей наночас-
тинок, які мають кілька корисних властивостей, тобто багатофункціональних наночастинок.
Серед таких композитів найбільший інтерес викликають багатофункціональні наночастинки
з магнітно-люмінесцентними властивостями.
Саме магнітно-люмінесцентні нанокомпозити (МЛНК) є перспективними матеріалами для
цільової доставки лікарських засобів, гіпертермічної терапії, магнітного розділення біомолекул
http://dx.doi.org/10.15407/dopovidi2016.10.088
УДК 546.05+546.06+577′ 3
І.В. Василенко1, А.В. Яковенко1, Д.С. Єфременко2,
П.Г. Телегеєва2, М.В. Дибков2, Г.Д. Телегеєв2
1 Інститут фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України, Київ
2 Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Київ
E-mail: g.d.telegeev@imbg.org.ua
Магнітно-люмінесцентна нанокомпозитна система
СoFe2O4@SiO2@Gd2O3 : Eu2O3 : синтез,
характеризація, поглинання макрофагами
(Представлено членом-кореспондентом НАН України Д.М. Говоруном)
Мультифункціональний магнітно-люмінесцентний нанокомпозит СoFe2O4@SiO2@Gd2O3 : Eu2O3 син -
тезовано копреципітацією солей європію(III) і гадолінію(III) на магнітному ядрі з подальшою
термальною декомпозицією. Структуру, фазу та люмінесцентні властивості досліджено за до-
помогою трансмісійної електронної мікроскопії (ТЕМ), рентгенофазового аналізу та фотолю мі-
несцентної спектроскопії. Проведено тестування впливу композита на життєздатність макрофа-
гів J774 і його поглинання цими клітинами шляхом фарбування трипановим синім та акриди ном
по маранчевим відповідно. Згідно з результатами ТЕМ, композитні наночастинки круглої форми із
середнім діаметром 200 нм. Спостерігаються інтенсивні червоні фотолюмінесцентні смуги, харак-
терні для іонів Eu3+. Оксид гадолінію — обов’язковий компонент для запобігання зга санню люмінес-
ценції Eu3+. Завдяки люмінесцентним і феромагнітним властивостям, високому рів ню виживання
та фагоцитарному індексу такі нанокомпозити є привабливими для тераностики, зокрема діаг-
ностики і лікування раку за допомогою локальної гіпертермії, а також для цільової доставки ліків.
Ключеві слова: мультифункціональний магнітно-люмінесцентний нанокомпозит, фагоцитоз,
виживання.
89ISSN 1025-6415. Доп. НАН України. 2016. № 10
і біологічних об’єктів, для діагностичних процедур, які поєднують метод МРТ (що дає 3D-
зображення в живому організмі, але характеризується низькою чутливістю і контрастністю) з
конфокальною флуоресцентною мікроскопією (відзначається високою чутливістю і контраст-
ністю). Ці об’єкти також знаходять застосування в новій галузі медицини — тераностиці
(theranostics), яка поєднує діагностику і терапію. Тобто моніторинг проводиться під час терапії,
а подальша схема лікування планується індивідуально залежно від отриманих результатів [8].
Зазвичай магнітна складова МЛНК — це суперпарамагнітні наночастинки або парамагніт-
ні іони. Люмінесцентні компоненти представлені або органічними барвниками (основним недо-
ліком яких є фотознебарвлення), або напівпровідниковими наночастинками (недолік яких —
токсичність у біологічних системах). Сполуки на основі лантаноїдів не мають цих недоліків і
характеризуються високою інтенсивністю і вузькою смугою випромінювання, стабільністю як
люмінесцентних властивостей, так і біостабільністю тощо. Саме тому ми використали наночас-
тинки, які вкриті біосумісними оболонками SiO2, і наночастинки оксиду лантаноїдів.
Унікальні властивості отриманих нами МЛНК є перспективними в галузі біомедичних до-
сліджень. Відомо, що успіх будь-якого лікування (зокрема терапії злоякісних пухлин) залежить
як від ефективності препаратів для патологічних клітин, так і від безпеки для здорових клітин.
Розробка методів ефективного захоплення великих частинок у макрофаги, нейтрофіли, мо-
ноцити шляхом фагоцитозу дає можливість використовувати такі нанокомпозити для лікуван-
ня пухлин, що походять із цих клітин, наприклад мієлоїдних лейкозів. Проте інші клітини не
будуть ушкоджені, оскільки в них відсутня фагоцитарна активність. Оптимальним для фагоци-
тозу є розмір частинок 100—800 нм.
У даній роботі наведено результати розробки методу синтезу біфункціональних наноком-
позитів на основі фериту кобальту (магнітна складова) й оксиду європію (люмінесцентний ком-
понент) із розміром частинок кілька сотень нанометрів, дослідження токсичності та ефектив-
ності поглинання цих нанокомпозитів фагоцитами. Можна стверджувати, що завдяки люмінес-
центним і магнітним властивостям, високим показникам виживання та фагоцитарного індексу
цей нанокомпозит є перспективним для діагностики та лікування раку за допомогою локальної
гіпертермії, а також для адресної доставки ліків.
Матеріали та методи. Реактиви кваліфікації “хч” і “чда” NH4OH (21,5 % водний розчин),
Si(OCH2CH3)4, Gd(NO3)3 · 6H2O, Eu(NO3)3 · 6H2O, CO(NH2)2 використовували без додатково-
го очищення. Наночастинки СoFe2O4 отримували відповідно до [9], їхні структуру та розмір
конт ролювали за допомогою CHN-аналізу, рентгенофазового аналізу (РФА) і трансмісій ної
електронної мікроскопії (ТЕМ) .
Синтез СoFe2O4@SiO2. 500 мг наночастинок диспергували у водно-спиртовому розчині,
що містив 100 мл етанолу та 20 мл води в ультразвуковій бані протягом 30 хв, а потім до давали
1,3 мл розчину NH4OH. 1 мл Si (OCH2CH3)4 додали при інтенсивному перемішуванні. Пере-
мішували протягом 24 год. Композит виділяли центрифугуванням, промивали 3 рази етанолом
і сушили при 50 °С протягом 1 год.
Синтез СoFe2O4@SiO2@Gd2O3 : Eu2O3. Gd(NO3)3 · 6H2O (451 мг, 1,13 ммоль), розраховану
кількість Eu(NO3)3 · 6H2O в 200 мл води і CO(NH2)2 (27 г) в 50 мл етанолу додавали до 50 мг
композитних наночастинок СoFe2O4 @ SiO2. Суспензію диспергували при 45 °С протягом 30 хв
та кип’ятили при перемішуванні протягом 1 год. Висаджували центрифугуванням і промивали
3 рази водою і 3 рази етанолом. Сушили при 50 °С протягом 1 год.
Мікрофотографії наночастинок для визначення їхнього розміру отримано з використанням
SELMI TEM-125K (Україна) трансмісійного електронного мікроскопа з напругою прискорення
100 кВ. Рентгенівську дифракцію проводили на дифрактометрі Bruker D8 Advance (Німеч-
чи на) (трубка з Сu анодом, λ = 0,154 нм). Фазовий склад зразків визначали, порівнюючи
по ло ження рефлексів на дифрактограмах із дифрактограмами, що містяться в базі даних ICDD
PDF-2 версії 2.0602 (2006). Розмір нанокристалітів розраховували з напівширини дифракцій-
них рефлексів за формулою Шеррера.
90 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2016. № 10
Оцінка виживання клітин і фагоцитарного індексу. Суспензію культури клітин J774 з кон-
центрацією 1 · 106/см3 використовували для всіх біологічних експериментів. Клітини швидко
розморожували від –80 °С до 37 °С на водяній бані протягом 1 хв, інокулювали в 5 мл середови-
ща DMEM і осаджували центрифугуванням 1500 об/хв упродовж 5 хв, знову суспендували в
10 мл повного DMEM середовища і вирощували на чашках Петрі при 37 °С, 5 % СО2 в СО2-
інкубаторі BINDER С-150 (Німеччина). Посів клітин проводили в ламінарному боксі ESCO
AC2-4E1 (Сінгапур). Функціональний стан культури (конфлюєнтність, контамінованість, життєз-
датність) оцінювали з використанням інвертованого мікроскопа ULAB.
Фагоцитарний індекс визначали як відношення клітин, що захопили нанокомпозит, до
загальної суми клітин. Клітини фарбували акридиновим помаранчевим, інкубували протягом
Рис. 1. Схема синтезу наночастинок
СoFe2O4 @SiO2@Gd2O3 : Eu2O3 (a) і мікро-
фотографії на нокомпозитів СoFe2O4@SiO2
(б) та СoFe2O4@SiO2@Gd2O3 : Eu2O3 (в),
які отримано за доп омогою трансмісійної
електронної мікроскопії
Рис. 2. Рентгенівська дифрактограма композита
СoFe2O4@SiO2@Gd2O3 : Eu2O3
Рис. 3. Спектр фотолюмінесценції (λex = 230 нм)
СoFe2O4@SiO2@Gd2O3 : Eu2O3
91ISSN 1025-6415. Доп. НАН України. 2016. № 10
30 хв, промивали 2 рази 1х розчином PBS із про-
міжними центрифугуваннями та ресуспенду вали в
повному середовищі DMEM. Потім додавали відпо-
відну кількість нанокомпозита і ін кубували протя-
гом 10 хв. Клітини досліджували за допомогою флу-
оресцентного мікроскопа Micmed-2 LOMO (Росія).
Цитоплазма мала зелену флуоресценцію, фагосоми —
помаранчеву.
Ступінь виживання клітин визначали шляхом
фарбування трипановим синім, що забарвлює тільки
мертві клітини [11].
Результати і обговорення. Синтез багатофунк-
ціональних наночастинок. Наночастинки фериту ко-
бальту використано як магнітний компонент багато-
функціональних наночастинок з огляду на високе
значення насичення намагніченості та нульову коерцитивність за умов кімнатної температу-
ри, що необхідно для проведення гіпертермічної терапії. Оксид європію використано як лю-
мінесцентний компонент із розведенням оксидом гадолінію в різних співвідношеннях для за-
побігання концентраційному гасінню люмінесценції.
Для запобігання гасінню люмінесценції за рахунок магнітного моменту феритних нано-
частинок останні були вкриті шаром оксиду кремнію, який є біологічно сумісним, стабільним і
може легко модифікуватися біомолекулами, маркерами, лікарськими засобами тощо (рис. 1, а).
Найбільша інтенсивність фотолюмінесценції спостерігалася для зразків з відношенням
Gd2O3/Eu2O3 = 0,97 / 0,03, цей зразок і використовували для подальших досліджень.
Аналіз структури нанокомпозитів. Методом ТЕМ встановлено, що частинки композита
СoFe2O4@SiO2 (див. рис. 1, б) здебільшого круглої форми діаметром близько 50 нм, усередині
яких містяться контрастніші круглі наночастинки СoFe2O4 діаметром 8 нм. Частинки компози-
та СoFe2O4@SiO2@Gd2O3 : Eu2O3 круглі з середнім діаметром 200 нм (див. рис. 1, в).
На дифрактограмі нанокомпозита СоFe2O4@SiO2@Gd2O3 : Eu (рис. 2) спостерігаються
рефлекси, що відповідають оксидам європію Eu2O3 (PDF № 76-0154) і гадолінію Gd2O3 (PDF
№ 76-0155) кубічної структури з параметром комірки 10,84 та 10,79 Å відповідно та фериту
кобальту СоFe2O4 (PDF №22-1086) зі структурою типу кубічної шпінелі з параметром ко-
мірки а = 8,39 Å. Рефлекси при 2θ = 30,9; 35,3; 42,5; 52,2 та 57,7° віднесені до площин (220);
(311); (400); (422) та (511) відповідно фази СоFe2O4; рефлекси при 2θ = 20,0; 28,5; 33,0; 47,3 та
56,3° — до площин (211); (222); (400); (440) та (622) відповідно фаз оксидів лантаноїдів. Се-
редній розмір кристалітів оксидів лантаноїдів, розрахований за рівнянням Шеррера, стано-
вить 22 нм.
Люмінесцентні властивості. В разі опромінення твердого нанокомпозита світлом з довжи-
ною хвилі 230 нм у спектрі фотолюмінесценції спостерігаються характерні смуги випроміню-
вання іона Eu3+ при 570—630 нм, що відповідають переходам 5D0 → 7FJ , J = 0–2 (рис. 3). Най-
більша інтенсивність фотолюмінесценції спостерігалася для зразків з відношенням Gd2O3/
Eu2O3 = 0,97/0,03. Жодних смуг фотолюмінесценції не виявлено у випадку співвідношень
оксидів лантаноїдів як 0 до 1 чи 0,9 до 0,1. Одержані результати можна пояснити концентрацій-
ним га сінням — безвипромінювальною передачею енергії збудження між іонами Eu3+ в криста-
лічній ґратці, типовою для іонів європію(ІІІ) за умови їхньої високої концентрації [10].
Виживання клітин і фагоцитарний індекс. Для оцінки виживання клітин, оброблених нано-
композитами, клітини J774 обробляли трипановим синім та порівнювали з контрольним зраз-
ком (рис. 4). Показано, що максимум виживання (93 %) відповідає концентрації нанокомпозита
20 мкг/мл. Дані щодо низької токсичності нанокомпозита для здорових тканин є важливим кри-
терієм для подальшого застосування в терапії.
Рис. 4. Графік залежності виживання клітин
(% від контролю) та фагоцитарного індексу
від концентрації нанокомпозита (C)
92 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2016. № 10
Оскільки розмір частинок мультифункціонального МЛНК становить 200 нм, то це умож-
ливлює його поглинання клітиною шляхом фагоцитозу. Як видно з рис. 4, зі збільшенням
концентрації нанокомпозита до 120 мкг/мл збільшується фагоцитарний індекс, вища концент-
ра ція спричинює зменшення фагоцитарного індексу. Подібний ефект не було описано раніше і,
можливо, його можна пояснити “блокуванням” клітинних рецепторів.
Отримані результати щодо виживання та фагоцитарного індексу дають підставу пропону-
вати синтезований нанокомпозит для локальної гіпертермії в ракових клітинах за допомогою
магнітного поля та перевірки флуоресцентних характеристик у діагностичних процедурах.
Крім того, можна проводити подальші експерименти з навантаження на поверхню наноком-
позита специфічних терапевтичних препаратів і лігандів, специфічних рецепторів пухлинних
клітин тощо.
Таким чином, розроблено новий підхід до синтезу багатофункціональних МЛНК типу яд ро—
оболонка СoFe2O4@SiO2@Gd2O3 : Eu2O3. Отримані наночастинки мають середній розмір 200 нм,
інтенсивне червоне випромінювання, характерне для Eu3+. Частинки нетоксичні для здорових
клітин, ефективно поглинаються клітинами J774 шляхом фагоцитозу і є перспективними для
подальших експериментів та модифікацій з метою лікування мієлоїдних пухлин.
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Wierucka M., Biziuk M. Application of magnetic nanoparticles for magnetic solid-phase extraction in preparing
biological, environmental and food samples // Trends Analyt. Chem. — 2014. — 59. — P. 50—58.
2. Liu J., Huang C., He Q. Pharmaceutical Application of Magnetic Iron Oxide Nanoparticles // Sci. Adv. Mater. —
2015. — 7, No 4. — P. 672—685.
3. Verma J., Lal S., Van Noorden C.J. Nanoparticles for hyperthermic therapy: synthesis strategies and applications in
glioblastoma // Int. J. Nanomedicine. — 2014. — 9. — P. 2863—2877.
4. Mou X., Ali Z., Li S., He N. Applications of Magnetic Nanoparticles in Targeted Drug Delivery System // J. Nanosci.
Nanotechnol. — 2015. — 15, No 1. — P. 54—62.
5. Felton C., Karmakar A., Gartia Y. et al. Magnetic nanoparticles as contrast agents in biomedical imaging: recent
advances in iron- and manganese-based magnetic nanoparticles // Drug Metab. Rev. — 2014. — 46, No 2. — P. 142—154.
6. Sun H.-T., Sakka Y. Luminescent metal nanoclusters: controlled synthesis and functional applications // Sci.
Technol. Adv. Mater. — 2014. — 15, No 2. — P. 1—13.
7. Yao J., Yang M., Duan Y. Chemistry, biology, and medicine of fluorescent nanomaterials and related systems: New
insights into biosensing, bioimaging, genomics, diagnostics, and therapy // Chem. Rev. — 2014. — 114, No 12. —
P. 6130—6178.
8. Wadajkar A.S., Menona J.U., Kadapure T. et al. Design and Application of Magnetic-Based Theranostic Nanoparticle
Systems // Recent Pat. Biomed. Eng. — 2013. — 6, No 1. — P. 47—57.
9. Vasylenko I.V., Gavrilenko K.S., Kotenko I.E. et al. Solvothermal Preparation and Magnetic Properties of Mo-
no dis perse Superparamagnetic Nanosized Ferrites MFe2O4 (M = Mn, Co, Ni) // Theor. Exp. Chem. — 2014. — 50,
No 4. — P. 226—231.
10. Lakowicz J.R. Principles of Fluorescence Spectroscopy. — New York: Springer, 2006. — 954 p.
11. Hong C., Lee J., Zheng H. et al. Porous silicon nanoparticles for cancer photothermotherapy // Nanoscale Res. Lett. —
2011. — 6, No 1. — P. 321.
REFERENCES
1. Wierucka M., Biziuk M. Trends Analyt. Chem., 2014, 59: 50-58.
2. Liu J., Huang C., He Q. Sci. Adv. Mater., 2015, 7, No 4: 672-685.
3. Verma J., Lal S., Van Noorden C.J. Int. J. Nanomedicine, 2014, 9: 2863-2877.
4. Mou X., Ali Z., Li S., He N. J. Nanosci. Nanotechnol. , 2015, 15, No 1: 54-62.
5. Felton C., Karmakar A., Gartia Y. et al. Drug Metab. Rev., 2014, 46, No 2: 142-154.
6. Sun H.-T., Sakka Y. Sci. Technol. Adv. Mater., 2014, 15, No 2: 1-13.
7. Yao J., Yang M., Duan Y. Chem. Rev., 2014, 114, No 12: 6130-6178.
8. Wadajkar A.S., Menona J.U., Kadapure T. et al. Recent Pat. Biomed. Eng., 2013, 6, No 1: 47-57.
9. Vasylenko I.V., Gavrilenko K.S., Kotenko I.E. et al. Theor. Exp. Chem., 2014, 50, No 4: 226-231.
10. Lakowicz J.R. Principles of Fluorescence Spectroscopy, New York: Springer, 2006.
11. Hong C., Lee J., Zheng H. et al. Nanoscale Res. Lett., 2011, 6, No 1: 321.
Надійшло до редакції 23.03.2016
93ISSN 1025-6415. Доп. НАН України. 2016. № 10
И.В. Василенко1, А.В. Яковенко1, Д.С. Ефременко2,
П.Г. Телегеева2, М.В. Дыбков2, Г.Д. Телегеев2
1 Институт физической химии им. Л.В. Писаржевского НАН Украины, Киев
2 Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины, Киев
E-mail: g.d.telegeev@imbg.org.ua
МАГНИТНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ НАНОКОМПОЗИТНАЯ
СИСТЕМА СoFe2O4@SiO2@Gd2O3 : Eu2О3 : СИНТЕЗ, ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ,
ПОГЛОЩЕНИЕ МАКРОФАГАМИ
Мультифункциональный магнитно-люминесцентный нанокомпозит СoFe2O4@SiO2@Gd2O3 : Eu2O3 синтезирован
копреципитацией солей европия(ІІІ) и гадолиния(ІІІ) на магнитном ядре с дальнейшей термальной декомпозици-
ей. Структура, фаза и люминесцентные свойства исследованы с использованием трансмиссионной электронной
микроскопии (ТЭМ), рентгеноструктурного анализа и фотолюминесцентной спектроскопии. Проведено тес-
тирование влияния композита на жизнеспособность макрофагов J774 и его поглощения этими клетками путем
окрашивания трипановым синим и акридиновым оранжевым соответственно. Согласно результатам ТЭМ, ком-
позитные наночастички круглой формы со средним диаметром 200 нм. Наблюдаются ин тен сив ные красные
фотолюминес центные полосы, характерные для ионов Eu3+. Оксид гадолиния является обязатель ным компо-
нентом для избежания тушения люминесценции Eu3+.. Благодаря люминесцентным и ферромагнитным свой-
ствам, высокому уровню выживания и фагоцитарному индексу такие нанокомпозиты являются прив ле ка-
тельными для тераностики, в частности диагностики и лечения рака при помощи локальной гипертермии, а так-
же для целевой доставки лекарств.
Ключевые слова: мультифункциональный магнитно-люминесцентный нанокомпозит, фагоцитоз, выживание.
I.V. Vasylenko1, A.V. Yakovenko1, D.S. Yefremenko2,
P.G. Telegeeva2, M.V. Dybkov2, G.D. Telegeev2
1 L.V. Pisarzhevskii Institute of Physical Chemistry of the NAS of Ukraine, Kyiv
2 Institute of Molecular Biology and Genetics of the NAS of Ukraine, Kyiv
E-mail: g.d.telegeev@imbg.org.ua
MAGNETIC-LUMINESCENT NANOCOMPOSITE
СoFe2O4@SiO2@Gd2O3 : Eu2О3 : SYNTHESIS, CHARACTERIZATION,
AND ENGULFMENT BY MACROPHAGES
Multifunctional magnetic-luminescent nanocomposite CoFe2O4@SiO2@GdO3 : Eu2O3 is synthesized by the co-precipitation
of salts of europium(III) and gadolinium(III) on a magnetic core CoFe2O4@SiO2 with the further thermal decomposition.
The structure, phase, and luminescence properties are studied, by using the transmission electron microscopy (TEM), X-ray
diffraction, and photoluminescent spectroscopy. The composite is tested for the survival of J774 macrophages and its
engulfment by phagocytosis, by using trypan blue and acridine orange, respectively. Composite nanoparticles are spheres
with a mean diameter of 200 nm according to the TEM images. Characteristic intensive red photoluminescent bands of
Eu3+ ions are observed. Gadolinium oxide is a necessary component to prevent the Eu3+ luminescence concen t ra tion
quenching. Due to luminescent and ferromagnetic properties, high survival, and phagocytic index, such na no com-
posites are attractive for theranostics, in particular, cancer diagnostics, treatment by local hyperthermia, and for targeted
drug delivery.
Keywords: multifunctional magnetic-luminescent, nanocomposite, phagocytosis, surviva.
|