Синтез і властивості магніточутливих нанокомпозитів на основі магнетиту і гемцитабіну
The aim of the work is synthesis of new polyfunctional magnetosensitive nanocomposites (NC) capable of the targeted delivery in the tumors of hepatocellular carcinoma and intrahepatic cholangiocarcinoma of a drug with chemotherapeutic mechanism of action – gemcitabine (GC), and deposition with the h...
Gespeichert in:
| Datum: | 2018 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2018
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/478 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543903580160000 |
|---|---|
| author | Petranovska, A. L. Abramov, M. V. Opanashchuk, N. M. Turanska, S. P. Kusyak, N. V. Gorbyk, P. P. |
| author_facet | Petranovska, A. L. Abramov, M. V. Opanashchuk, N. M. Turanska, S. P. Kusyak, N. V. Gorbyk, P. P. |
| author_sort | Petranovska, A. L. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:03:51Z |
| description | The aim of the work is synthesis of new polyfunctional magnetosensitive nanocomposites (NC) capable of the targeted delivery in the tumors of hepatocellular carcinoma and intrahepatic cholangiocarcinoma of a drug with chemotherapeutic mechanism of action – gemcitabine (GC), and deposition with the help of magnetic field, investigation of the basic physico-chemical properties of NC. Research direction includes synthesis of nanosized one-domain magnetite as a magnetically sensitive carrier, modification of its surface by carbon covering with the aim of stabilization and chemical functionalization, biofunctionalization of NC by GC immobilization.For investigation the following samples of NC were synthesized: Fe3O4, Fe3O4/HА, Fe3O4/С. The choice of samples is explained by the necessity to obtain a protective biocompatible cover with high adsorptive properties on a surface of magnetosensitive carrier. Carbonization of Fe3O4 surface and obtaining of Fe3O4/С NC was realized with the help of an organic substance – CS polygel (Carbomer 934).Adsorption of GC on a surface of magnetite and Fe3O4/HА, Fe3O4/С NC was carried out in aqueous medium in the concentration range С0 = 0.2–0.8 mg/L (g = 0.03 g, V = 5 mL, pH = 7.0) for 2 h in dynamic regime at room temperature. Amount of the adsorbed substance on a surface of NC was determined with the help of a spectrophotometer at ? = 268 nm from a calibration graph.Adsorption characteristics were studied for surfaces of the synthesized NC with respect to GC. The results obtained show the dependence of adsorption capacity of the investigated samples on chemical nature of their surface. An increase in equilibrium GC concentration leads to a growth of adsorption capacity of Fe3O4/HА NC, which becomes almost in saturation for Fe3O4 and Fe3O4/С NC. The surfaces of NC researched are characterized by rather like values of adsorption parameters (А = 25–30 mg/g), which may be caused by similar nature of adsorption centers of their surfaces and adsorption mechanisms. GC extraction extent R (%) is 25–30 %.Magnetic properties of NC with adsorbed gemcitabine Fe3O4/GC, Fe3O4/HА/GC, Fe3O4/С/GC were investigated with the help of a laboratory vibration magnetometer. An idea of the investigations is based on the use of an ensemble of superparamagnetic carriers as a probe for determination of parameters and control of core-shell type nanostructures with complex composition. Hysteresis loops were measured for magnetite particles, and NC with immobilized GC. It has been determined by the magnetic granulometry methods that the thickness of GC shell in the composition of Fe3O4/GC NC is (2.4±0.1) nm. Considering the thickness of GC layer is equal to 2.4 nm in all the studied nanostructures, we have found the value of thickness of hydroxyapatite layer in the structure of Fe3O4/HА/GC NC (3.5±0.1 nm), and the thickness of C layer in Fe3O4/С/GC NC (3.2±0.1 nm).The obtained data may be useful in creation of medical magnetocarried nanosystems of targeted delivery and adsorptive materials for application in oncotherapy. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:24Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-478 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:07:56Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-4782022-06-29T10:03:51Z Synthesis and properties of magnetically sensitive nanocomposites based on magnetite and gemcitabine Синтез и свойства магниточувствительных нанокомпозитов на основе магнетита и гемцитабина Синтез і властивості магніточутливих нанокомпозитів на основі магнетиту і гемцитабіну Petranovska, A. L. Abramov, M. V. Opanashchuk, N. M. Turanska, S. P. Kusyak, N. V. Gorbyk, P. P. gemcitabine carbonization hydroxyapatite carbon coatings surface magnetite magnetically sensitive nanocomposites adsorption гемцитабін карбонізація гідроксиапатит вуглецеві покриття поверхня магнетит магніточутливі нанокомпозити адсорбція гемцитабин карбонизация гидроксиапатит углеродные покрытия поверхность магнетит магниточувствительные нанокомпозиты адсорбция The aim of the work is synthesis of new polyfunctional magnetosensitive nanocomposites (NC) capable of the targeted delivery in the tumors of hepatocellular carcinoma and intrahepatic cholangiocarcinoma of a drug with chemotherapeutic mechanism of action – gemcitabine (GC), and deposition with the help of magnetic field, investigation of the basic physico-chemical properties of NC. Research direction includes synthesis of nanosized one-domain magnetite as a magnetically sensitive carrier, modification of its surface by carbon covering with the aim of stabilization and chemical functionalization, biofunctionalization of NC by GC immobilization.For investigation the following samples of NC were synthesized: Fe3O4, Fe3O4/HА, Fe3O4/С. The choice of samples is explained by the necessity to obtain a protective biocompatible cover with high adsorptive properties on a surface of magnetosensitive carrier. Carbonization of Fe3O4 surface and obtaining of Fe3O4/С NC was realized with the help of an organic substance – CS polygel (Carbomer 934).Adsorption of GC on a surface of magnetite and Fe3O4/HА, Fe3O4/С NC was carried out in aqueous medium in the concentration range С0 = 0.2–0.8 mg/L (g = 0.03 g, V = 5 mL, pH = 7.0) for 2 h in dynamic regime at room temperature. Amount of the adsorbed substance on a surface of NC was determined with the help of a spectrophotometer at ? = 268 nm from a calibration graph.Adsorption characteristics were studied for surfaces of the synthesized NC with respect to GC. The results obtained show the dependence of adsorption capacity of the investigated samples on chemical nature of their surface. An increase in equilibrium GC concentration leads to a growth of adsorption capacity of Fe3O4/HА NC, which becomes almost in saturation for Fe3O4 and Fe3O4/С NC. The surfaces of NC researched are characterized by rather like values of adsorption parameters (А = 25–30 mg/g), which may be caused by similar nature of adsorption centers of their surfaces and adsorption mechanisms. GC extraction extent R (%) is 25–30 %.Magnetic properties of NC with adsorbed gemcitabine Fe3O4/GC, Fe3O4/HА/GC, Fe3O4/С/GC were investigated with the help of a laboratory vibration magnetometer. An idea of the investigations is based on the use of an ensemble of superparamagnetic carriers as a probe for determination of parameters and control of core-shell type nanostructures with complex composition. Hysteresis loops were measured for magnetite particles, and NC with immobilized GC. It has been determined by the magnetic granulometry methods that the thickness of GC shell in the composition of Fe3O4/GC NC is (2.4±0.1) nm. Considering the thickness of GC layer is equal to 2.4 nm in all the studied nanostructures, we have found the value of thickness of hydroxyapatite layer in the structure of Fe3O4/HА/GC NC (3.5±0.1 nm), and the thickness of C layer in Fe3O4/С/GC NC (3.2±0.1 nm).The obtained data may be useful in creation of medical magnetocarried nanosystems of targeted delivery and adsorptive materials for application in oncotherapy. Целью работы является синтез новых полифункциональных магниточувствительных нанокомпозитов (НК) для адресной доставки в опухоли гепатоцеллюлярной карциномы и внутрипеченочной холангиокарциномы лекарственного препарата химиотерапевтического механизма действия гемцитабин (ГЦ) и депонирования с помощью магнитного поля, исследование основных физико-химических свойств НК. Направление исследований включает синтез наноразмерного однодоменного магнетита в качестве магниточувствительного носителя, модифицирование его поверхности углеродным покрытием для стабилизации и химической функционализации, биофункционализацию НК путем иммобилизации ГЦ.Для исследований синтезированы следующие образцы НК: Fe3O4, Fe3O4/ГА, Fe3O4/С. Выбор образцов объясняется необходимостью получения на поверхности магниточувствительного носителя защитного биосовместимого покрытия с высокими адсорбционными свойствами. Карбонизацию поверхности Fe3O4 и получение НК Fe3O4/С осуществляли с помощью органического вещества – полигеля CS (Карбомер 934).Адсорбцию ГЦ на поверхности магнетита и НК Fe3O4/ГА, Fe3O4/С проводили в водной среде в диапазоне концентраций С0 = 0.2–0.8 мг/мл (g = 0.03 г , V = 5мл, pH = 7.0) в течение 2 ч в динамичном режиме при комнатной температуре. Количество адсорбированного вещества на поверхности НК определяли с помощью спектрофотометра (? = 268 нм) по калибровочному графику.Изучены адсорбционные характеристики поверхностей синтезированных НК по отношению к ГЦ. Полученные результаты свидетельствуют о зависимости адсорбционной емкости исследованных образцов от химической природы их поверхности. Рост равновесной концентрации ГЦ приводит к увеличению адсорбционной емкости НК Fe3O4/ГА, а для наноструктур Fe3O4 и Fe3O4/С – близка к насыщению. Поверхности исследованных НК характеризуются достаточно близкими значениями адсорбционных параметров (А = 25–30 мг/г), что может быть обусловлено подобной природой адсорбционных центров их поверхностей и механизмов адсорбции. Степень извлечения ГЦ R (%) составляет 25–30 %.Магнитные свойства НК с адсорбированным гемцитабином Fe3O4/ГЦ, Fe3O4/ГА/ГЦ, Fe3O4/С/ГЦ исследовали с помощью лабораторного вибрационного магнитометра. Идея исследований основывается на использовании ансамбля суперпарамагнитных носителей в качестве зонда для определения параметров и контроля НК типа ядро-оболочка сложного строения. Измерены петли гистерезиса частиц магнетита и НК с иммобилизованным ГЦ. Методами магнитной гранулометрии установлено, что толщина оболочки ГЦ в составе НК Fe3O4/ГЦ составляет 2.4±0.1 нм. Принимая толщину слоя ГЦ равной 2.4 нм во всех исследованных НК, найдено значение толщины слоя гидроксиапатита в структуре НК Fe3O4/ГА/ГЦ (3.5±0.1 нм) и толщину слоя С в НК Fe3O4/С/ГЦ (3.2±0.1 нм).Полученные данные могут быть полезны при создании лекарственных магнитоуправляемых наносистем адресной доставки и адсорбционных материалов для использования в онкотерапии. Метою роботи є синтез нових поліфункціональних магніточутливих нанокомпозитів (НК), здатних до цільової доставки в пухлини гепатоцелюлярної карциноми і внутрішньопечінкової холангіокарциноми лікарського препарату хіміотерапевтичного механізму дії гемцитабін (ГЦ) та депонування за допомогою магнітного поля, дослідження основних фізико-хімічних властивостей НК. Напрямок досліджень включає синтез нанорозмірного однодоменного магнетиту як магніточутливого носія, модифікування його поверхні вуглецевим покриттям задля стабілізації та хімічної функціоналізації, біофункціоналізацію НК шляхом іммобілізації ГЦ.Для досліджень синтезовано наступні зразки НК: Fe3O4, Fe3O4/ГА, Fe3O4/С. Вибір зразків пояснюється необхідністю отримання на поверхні магніточутливого носія захисного біосумісного покриття з високими адсорбційними властивостями. Карбонізацію поверхні Fe3O4 та отримання НК Fe3O4/С здійснювали за допомогою органічної речовини – полігеля CS (Карбомер 934).Адсорбцію ГЦ на поверхні магнетиту та НК Fe3O4/ГА, Fe3O4/С проводили у водному середовищі в діапазоні концентрацій С0 = 0.2–0.8 мг/мл (g = 0.03 г , V = 5 мл, pH = 7.0) протягом 2 год у динамічному режимі при кімнатній температурі. Кількість адсорбованої речовини на поверхні НК визначали за допомогою спектрофотометра при ? = 268 нм за калібрувальним графіком.Вивчено адсорбційні характеристики поверхонь синтезованих НК щодо ГЦ. Одержані результати свідчать про залежність адсорбційної ємності досліджених зразків від хімічної природи їх поверхні. Зростання рівноважної концентрації ГЦ призводить до збільшення адсорбційної ємності НК Fe3O4/ГА, яка для Fe3O4 та НК Fe3O4/С майже виходить на насичення.Поверхні досліджених НК характеризуютьсядосить близькими значеннями адсорбційних параметрів (А = 25–30 мг/г), що може бути обумовлено подібною природою адсорбційних центрів їх поверхонь та механізмів адсорбції. Ступінь вилучення ГЦ R (%) складає 25–30 %.Магнітні властивості НК з адсорбованим гемцитабіном Fe3O4/ГЦ, Fe3O4/ГА/ГЦ, Fe3O4/С/ГЦ досліджували за допомогою лабораторного вібраційного магнітометра. Ідея досліджень ґрунтується на використанні ансамбля суперпарамагнітних носіїв у якості зонда для визначення параметрів та контролю наноструктур типу ядро-оболонка складної будови. Виміряні петлі гістерезису частинок магнетиту та НК з іммобілізованим ГЦ. Методами магнітної гранулометрії встановлено, що товщина оболонки ГЦ у складі НК Fe3O4/ГЦ становить 2.4±0.1 нм. Вважаючи товщину шару ГЦ рівною 2.4 нм в усіх досліджених наноструктурах, знайдено значення товщини шару гідроксиапатитув структурі НК Fe3O4/ГА/ГЦ (3.5±0.1 нм) та товщину шару С в НК Fe3O4/С/ГЦ (3.2±0.1 нм).Отримані дані можуть бути корисними при створенні лікарських магнітокерованих наносистем адресної доставки та адсорбційних матеріалів для використання в онкотерапії. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2018-11-27 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/478 10.15407/hftp09.04.353 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 9 No. 4 (2018): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 353-361 Химия, физика и технология поверхности; Том 9 № 4 (2018): Химия, физика и технология поверхности; 353-361 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 9 № 4 (2018): Хімія, фізика та технологія поверхні; 353-361 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp09.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/478/480 Copyright (c) 2018 A. L. Petranovska, M. V. Abramov, N. M. Opanashchuk, S. P. Turanska, N. V. Kusyak, P. P. Gorbyk |
| spellingShingle | гемцитабін карбонізація гідроксиапатит вуглецеві покриття поверхня магнетит магніточутливі нанокомпозити адсорбція Petranovska, A. L. Abramov, M. V. Opanashchuk, N. M. Turanska, S. P. Kusyak, N. V. Gorbyk, P. P. Синтез і властивості магніточутливих нанокомпозитів на основі магнетиту і гемцитабіну |
| title | Синтез і властивості магніточутливих нанокомпозитів на основі магнетиту і гемцитабіну |
| title_alt | Synthesis and properties of magnetically sensitive nanocomposites based on magnetite and gemcitabine Синтез и свойства магниточувствительных нанокомпозитов на основе магнетита и гемцитабина |
| title_full | Синтез і властивості магніточутливих нанокомпозитів на основі магнетиту і гемцитабіну |
| title_fullStr | Синтез і властивості магніточутливих нанокомпозитів на основі магнетиту і гемцитабіну |
| title_full_unstemmed | Синтез і властивості магніточутливих нанокомпозитів на основі магнетиту і гемцитабіну |
| title_short | Синтез і властивості магніточутливих нанокомпозитів на основі магнетиту і гемцитабіну |
| title_sort | синтез і властивості магніточутливих нанокомпозитів на основі магнетиту і гемцитабіну |
| topic | гемцитабін карбонізація гідроксиапатит вуглецеві покриття поверхня магнетит магніточутливі нанокомпозити адсорбція |
| topic_facet | gemcitabine carbonization hydroxyapatite carbon coatings surface magnetite magnetically sensitive nanocomposites adsorption гемцитабін карбонізація гідроксиапатит вуглецеві покриття поверхня магнетит магніточутливі нанокомпозити адсорбція гемцитабин карбонизация гидроксиапатит углеродные покрытия поверхность магнетит магниточувствительные нанокомпозиты адсорбция |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/478 |
| work_keys_str_mv | AT petranovskaal synthesisandpropertiesofmagneticallysensitivenanocompositesbasedonmagnetiteandgemcitabine AT abramovmv synthesisandpropertiesofmagneticallysensitivenanocompositesbasedonmagnetiteandgemcitabine AT opanashchuknm synthesisandpropertiesofmagneticallysensitivenanocompositesbasedonmagnetiteandgemcitabine AT turanskasp synthesisandpropertiesofmagneticallysensitivenanocompositesbasedonmagnetiteandgemcitabine AT kusyaknv synthesisandpropertiesofmagneticallysensitivenanocompositesbasedonmagnetiteandgemcitabine AT gorbykpp synthesisandpropertiesofmagneticallysensitivenanocompositesbasedonmagnetiteandgemcitabine AT petranovskaal sintezisvojstvamagnitočuvstvitelʹnyhnanokompozitovnaosnovemagnetitaigemcitabina AT abramovmv sintezisvojstvamagnitočuvstvitelʹnyhnanokompozitovnaosnovemagnetitaigemcitabina AT opanashchuknm sintezisvojstvamagnitočuvstvitelʹnyhnanokompozitovnaosnovemagnetitaigemcitabina AT turanskasp sintezisvojstvamagnitočuvstvitelʹnyhnanokompozitovnaosnovemagnetitaigemcitabina AT kusyaknv sintezisvojstvamagnitočuvstvitelʹnyhnanokompozitovnaosnovemagnetitaigemcitabina AT gorbykpp sintezisvojstvamagnitočuvstvitelʹnyhnanokompozitovnaosnovemagnetitaigemcitabina AT petranovskaal sintezívlastivostímagnítočutlivihnanokompozitívnaosnovímagnetituígemcitabínu AT abramovmv sintezívlastivostímagnítočutlivihnanokompozitívnaosnovímagnetituígemcitabínu AT opanashchuknm sintezívlastivostímagnítočutlivihnanokompozitívnaosnovímagnetituígemcitabínu AT turanskasp sintezívlastivostímagnítočutlivihnanokompozitívnaosnovímagnetituígemcitabínu AT kusyaknv sintezívlastivostímagnítočutlivihnanokompozitívnaosnovímagnetituígemcitabínu AT gorbykpp sintezívlastivostímagnítočutlivihnanokompozitívnaosnovímagnetituígemcitabínu |