Медико-біологічні нанокомпозити з функціями нанороботів: стан досліджень, розробок та перспективи практичного впровадження
The purpose of the review is to analyze and summarize the results of the works performed at Chuiko Institute of Surface Chemistry of NAS of Ukraine, dedicated to the synthesis and study of the properties of new magnetic fluids (MF) containing NC of superparamagnetic core – multilevel shell type and...
Gespeichert in:
| Datum: | 2020 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2020
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/536 |
| 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_ | 1856543917683507200 |
|---|---|
| author | Gorbyk, P. P. |
| author_facet | Gorbyk, P. P. |
| author_sort | Gorbyk, P. P. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:02:41Z |
| description | The purpose of the review is to analyze and summarize the results of the works performed at Chuiko Institute of Surface Chemistry of NAS of Ukraine, dedicated to the synthesis and study of the properties of new magnetic fluids (MF) containing NC of superparamagnetic core – multilevel shell type and characterized by the functions of medico-biologic nanorobots. The research themes are focused on the creation of the latest medical theranostic remedies for targeted delivery and local complex treatment, primarily for needs of oncology.The methodology of the work includes formulation of the problem of synthesis of NC of superparamagnetic core-multilevel shell type with the functions of biomedical nanorobots, relative MF, comprehensive studies of magnetic, structural and rheological characteristics, sedimentation stability, antitumor activity in vitro, in vivo.It has been shown that calculations of the magnetization curve of MF based on single-domain superparamagnetic Fe3O4, within the framework of Langevin’s theory of paramagnetism, are satisfactorily coordinated with the experimental results, assuming that the saturation magnetization of magnetite particles depends on their size. On the basis of the obtained data, the idea has been formulated of using an ensemble of magnetic fluid nanoparticles as a superparamagnetic probe to diagnose its parameters and to substantiate the development of the magnetic granulometry method and the possibility of its application to measure the size parameters of a complex shell structure of magnetically sensitive nanocomposites of superparamagnetic core – multilevel shell type.The obtained data develop the physicochemical basis for the development of new types of vector systems of anticancer drugs based on MF and have been used to improve the method of magnetic granulometry in order to optimize, standardize and control their parameters in the production process. In particular, the synthesized MF and the approaches to their magnetic diagnostics given in this work have been used in the creation of a new native oncological remedy “Feroplat” that has no analogues in the world, is a conjugate of nanoparticles of MF with cisplatin, is a standardized remedy for enhancement of the effectiveness of chemotherapy and overcoming of drug resistance of malignant neoplasms, designed to deliver cytostatic agent directly to the tumor tissue, ensuring maximal its entrance into cells and favoring an increase in the therapeutic effect. In order to be introduced into the production and clinical practice, feroplat is on a stage of completion of preclinical testing.The data are given on the cytotoxic properties and biological safety of MF containing cisplatin. It has been shown that on the general and biochemical parameters of the blood, the use of MF does not make a more toxic influence on the body, compared with the antitumor drug cisplatin in equivalent doses.The technological scheme is presented for manufacturing of a new magnetocarried polyfunctional antitumor vector system based on MF containing drugs in the structure of core-shell type nanocomposites.The results of the work are used also in the development of new magnetocarried adsorption materials for technical, technological, ecological and biomedical purposes, in the educational process of native universities in training of bachelors and masters of the corresponding specialties. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:54Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-536 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:07Z |
| publishDate | 2020 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5362022-06-29T10:02:41Z Biomedical nanocomposites with nanorobot functions: state of research, development, and prospects of practical introduction Медико-биологические нанокомпозиты с функциями нанороботов: состояние исследований, разработок и перспективы практического внедрения Медико-біологічні нанокомпозити з функціями нанороботів: стан досліджень, розробок та перспективи практичного впровадження Gorbyk, P. P. nanoscale ferrites magnetite single domain multilevel nanocomposites magnetic fluid antitumor drugs targeted delivery local therapy наноразмерные ферриты магнетит однодоменное состояние многоуровневые нанокомпозиты магнитная жидкость противоопухолевые препараты адресная доставка локальная терапия нанорозмірні ферити магнетит однодоменний стан багаторівневі нанокомпозити магнітна рідина протипухлинні препарати адресна доставка локальна терапія The purpose of the review is to analyze and summarize the results of the works performed at Chuiko Institute of Surface Chemistry of NAS of Ukraine, dedicated to the synthesis and study of the properties of new magnetic fluids (MF) containing NC of superparamagnetic core – multilevel shell type and characterized by the functions of medico-biologic nanorobots. The research themes are focused on the creation of the latest medical theranostic remedies for targeted delivery and local complex treatment, primarily for needs of oncology.The methodology of the work includes formulation of the problem of synthesis of NC of superparamagnetic core-multilevel shell type with the functions of biomedical nanorobots, relative MF, comprehensive studies of magnetic, structural and rheological characteristics, sedimentation stability, antitumor activity in vitro, in vivo.It has been shown that calculations of the magnetization curve of MF based on single-domain superparamagnetic Fe3O4, within the framework of Langevin’s theory of paramagnetism, are satisfactorily coordinated with the experimental results, assuming that the saturation magnetization of magnetite particles depends on their size. On the basis of the obtained data, the idea has been formulated of using an ensemble of magnetic fluid nanoparticles as a superparamagnetic probe to diagnose its parameters and to substantiate the development of the magnetic granulometry method and the possibility of its application to measure the size parameters of a complex shell structure of magnetically sensitive nanocomposites of superparamagnetic core – multilevel shell type.The obtained data develop the physicochemical basis for the development of new types of vector systems of anticancer drugs based on MF and have been used to improve the method of magnetic granulometry in order to optimize, standardize and control their parameters in the production process. In particular, the synthesized MF and the approaches to their magnetic diagnostics given in this work have been used in the creation of a new native oncological remedy “Feroplat” that has no analogues in the world, is a conjugate of nanoparticles of MF with cisplatin, is a standardized remedy for enhancement of the effectiveness of chemotherapy and overcoming of drug resistance of malignant neoplasms, designed to deliver cytostatic agent directly to the tumor tissue, ensuring maximal its entrance into cells and favoring an increase in the therapeutic effect. In order to be introduced into the production and clinical practice, feroplat is on a stage of completion of preclinical testing.The data are given on the cytotoxic properties and biological safety of MF containing cisplatin. It has been shown that on the general and biochemical parameters of the blood, the use of MF does not make a more toxic influence on the body, compared with the antitumor drug cisplatin in equivalent doses.The technological scheme is presented for manufacturing of a new magnetocarried polyfunctional antitumor vector system based on MF containing drugs in the structure of core-shell type nanocomposites.The results of the work are used also in the development of new magnetocarried adsorption materials for technical, technological, ecological and biomedical purposes, in the educational process of native universities in training of bachelors and masters of the corresponding specialties. Целью работы является обзор и анализ выполненных в Институте химии поверхности им. А.А. Чуйко НАН Украины исследований, посвященных синтезу и изучению свойств новых магнитных жидкостей (МЖ), содержащих нанокомпозиты (НК) типа суперпарамагнитное ядро-многоуровневая оболочка, обладающих функциями медико-биологических нанороботов, оценка современного состояния исследований и разработок в указанном направлении, а также перспектив их практического внедрения. Актуальность тематики обусловлена ее направленностью на создание новейших медицинских тераностических средств для адресной доставки и локальной комплексной терапии, в первую очередь, онкозаболеваний.Методология выполнения работы включает постановку задачи синтеза НК типа суперпарамагнитное ядро – многоуровневая оболочка с функциями медико-биологических нанороботов, МЖ на их основе, комплексные исследования магнитных, структурных и реологических характеристик, седиментационнои устойчивости, противоопухолевой активности in vitro, in vivo.Установлено, что расчеты кривой намагничивания МЖ на основе однодоменного суперпарамагнитного магнетита Fe3O4 в рамках теории парамагнетизма Ланжевена удовлетворительно согласуются с экспериментальными результатами при допущении, что намагниченность насыщения частиц магнетита зависит от их размеров. На основе полученных данных сформулирована идея использования ансамбля наночастиц МЖ в качестве суперпарамагнитного зонда для диагностики ее параметров, развит метод магнитной гранулометрии и обоснована возможность его применения для измерения размерных параметров сложной оболочечной структуры магниточувствительных нанокомпозитов типа суперпарамагнитное ядро – многоуровневая оболочка.Полученные данные развивают физико-химические основы разработки новых типов векторных систем противоопухолевых препаратов на основе МЖ, а метод магнитной гранулометрии использован для оптимизации, стандартизации и контроля их параметров в процессе производства. В частности, синтезированные МЖ и приведенные в этой работе подходы к их магнитной диагностике использованы при создании нового отечественного онкологического лекарственного средства «Фероплат», которое представляет собой конъюгат наночастиц МЖ с цисплатином, является стандартизированным средством для повышения эффективности химиотерапии и преодоления лекарственной резистентности злокачественных новообразований. Предназначен для доставки цитостатика непосредственно к опухолевой ткани, обеспечивает максимальное поступление его в клетки, способствует повышению терапевтического эффекта, не имеет аналогов в мире. С целью практического внедрения фероплата в настоящее время осуществляются мероприятия по завершению его доклинических испытаний.Результаты работы используются в разработках новых магнитоуправляемых адсорбционных материалов технического, технологического, экологического и медико-биологического назначения, учебном процессе отечественных университетов при подготовке бакалавров и магистров соответствующих специальностей. Метою огляду є узагальнення результатів робіт, виконаних в ІХП ім. О.О. Чуйка НАН України, присвячених синтезу та вивченню властивостей нових магнітних рідин (МР), що містять нанокомпозити (НК) типу суперпарамагнітне ядро – багаторівнева оболонка та характеризуються функціями медико-біологічних нанороботів. Тематика досліджень спрямована на створення новітніх медичних тераностичних засобів для адресної доставки та локальної комплексної терапії, в першу чергу, для потреб онкології.Встановлено, що розрахунки кривої намагнічування МР на основі однодоменного суперпарамагнітного Fe3O4 в рамках теорії парамагнетизму Ланжевена задовільно узгоджуються з експериментальними результатами при припущенні, що намагніченість насичення частинок магнетиту залежить від їхніх розмірів. На основі отриманих даних сформульовано ідею використання ансамблю наночастинок МР як суперпарамагнітного зонда для діагностики її параметрів та обґрунтування розвитку методу магнітної гранулометрії і можливості його застосування до вимірювання розмірних параметрів складної оболонкової структури магніточутливих НК типу суперпарамагнітне ядро – багаторівнева оболонка.Отримані дані розвивають фізико-хімічні основи розробки нових типів векторних систем протипухлинних препаратів на основі МР та використані для удосконалення методу магнітної гранулометрії з метою оптимізації, стандартизації та контролю їхніх параметрів в процесі виробництва. Зокрема, синтезовані МР та наведені в цій роботі підходи до їх магнітної діагностики використані при створенні нового вітчизняного онкологічного лікарського засобу «Фероплат», який не має аналогів у світі, являє собою кон’югат наночастинок МР з цисплатином, є стандартизованим засобом для підвищення ефективності хіміотерапії та подолання медикаментозної резистентності злоякісних новоутворень, призначений для доставки цитостатика безпосередньо до пухлинної тканини, що забезпечує максимальне надходження його у клітини і сприяє підвищенню терапевтичного ефекту. З метою впровадження у виробництво та клінічну практику фероплат перебуває на стадії завершення доклінічних випробувань.Результати роботи використовуються також в розробках нових магнітокерованих адсорбційних матеріалів технічного, технологічного, екологічного та медико-біологічного призначення, в навчальному процесі вітчизняних університетів при підготовці бакалаврів і магістрів відповідних спеціальностей. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2020-02-24 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/536 10.15407/hftp11.01.128 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 11 No. 1 (2020): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 128-143 Химия, физика и технология поверхности; Том 11 № 1 (2020): Химия, физика и технология поверхности; 128-143 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 11 № 1 (2020): Хімія, фізика та технологія поверхні; 128-143 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp11.01 uk https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/536/539 Copyright (c) 2020 P. P. Gorbyk |
| spellingShingle | нанорозмірні ферити магнетит однодоменний стан багаторівневі нанокомпозити магнітна рідина протипухлинні препарати адресна доставка локальна терапія Gorbyk, P. P. Медико-біологічні нанокомпозити з функціями нанороботів: стан досліджень, розробок та перспективи практичного впровадження |
| title | Медико-біологічні нанокомпозити з функціями нанороботів: стан досліджень, розробок та перспективи практичного впровадження |
| title_alt | Biomedical nanocomposites with nanorobot functions: state of research, development, and prospects of practical introduction Медико-биологические нанокомпозиты с функциями нанороботов: состояние исследований, разработок и перспективы практического внедрения |
| title_full | Медико-біологічні нанокомпозити з функціями нанороботів: стан досліджень, розробок та перспективи практичного впровадження |
| title_fullStr | Медико-біологічні нанокомпозити з функціями нанороботів: стан досліджень, розробок та перспективи практичного впровадження |
| title_full_unstemmed | Медико-біологічні нанокомпозити з функціями нанороботів: стан досліджень, розробок та перспективи практичного впровадження |
| title_short | Медико-біологічні нанокомпозити з функціями нанороботів: стан досліджень, розробок та перспективи практичного впровадження |
| title_sort | медико-біологічні нанокомпозити з функціями нанороботів: стан досліджень, розробок та перспективи практичного впровадження |
| topic | нанорозмірні ферити магнетит однодоменний стан багаторівневі нанокомпозити магнітна рідина протипухлинні препарати адресна доставка локальна терапія |
| topic_facet | nanoscale ferrites magnetite single domain multilevel nanocomposites magnetic fluid antitumor drugs targeted delivery local therapy наноразмерные ферриты магнетит однодоменное состояние многоуровневые нанокомпозиты магнитная жидкость противоопухолевые препараты адресная доставка локальная терапия нанорозмірні ферити магнетит однодоменний стан багаторівневі нанокомпозити магнітна рідина протипухлинні препарати адресна доставка локальна терапія |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/536 |
| work_keys_str_mv | AT gorbykpp biomedicalnanocompositeswithnanorobotfunctionsstateofresearchdevelopmentandprospectsofpracticalintroduction AT gorbykpp medikobiologičeskienanokompozitysfunkciâminanorobotovsostoânieissledovanijrazrabotokiperspektivypraktičeskogovnedreniâ AT gorbykpp medikobíologíčnínanokompozitizfunkcíâminanorobotívstandoslídženʹrozroboktaperspektivipraktičnogovprovadžennâ |