Протипухлинні векторні системи на основі біоактивного лектину Bacillus subtilis ІМВ B-7724
Сombination of properties of lectins and magnetically sensitive iron-containing nanocomposites (NC) for use in oncology is actual and promising from scientific and applied point of view. The aim of the research is to synthesize and to study new iron-containing NC and magnetic fluids containing bioac...
Gespeichert in:
| Datum: | 2021 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2021
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/594 |
| 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_ | 1856543930656489472 |
|---|---|
| author | Petranovska, A. L. Kusyak, A. P. Korniichuk, N. M. Turanska, S. P. Gorbyk, P. P. Lukyanova, N. Yu. Chekhun, V. F. |
| author_facet | Petranovska, A. L. Kusyak, A. P. Korniichuk, N. M. Turanska, S. P. Gorbyk, P. P. Lukyanova, N. Yu. Chekhun, V. F. |
| author_sort | Petranovska, A. L. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:01:44Z |
| description | Сombination of properties of lectins and magnetically sensitive iron-containing nanocomposites (NC) for use in oncology is actual and promising from scientific and applied point of view. The aim of the research is to synthesize and to study new iron-containing NC and magnetic fluids containing bioactive bacterial lectin, promising for use as prototypes of new effective antitumor vector systems for targeted drug delivery and combined local therapy of cancer with minimized side effects on the body and improved compatibility with other remedies.To create vector systems, nanodisperse magnetite was synthesized by the Elmore reaction. The synthesis of aluminum-containing coating on the surface of Fe3O4 was carried out by double chemical modification with aluminum isopropylate. The obtained Fe3O4/Al2O3 NC was impregnated with sucrose solutions. Carbonization of the carbohydrate shell of NC was carried out in argon (500 °C). As a result, Fe3O4/Al2O3/C NC was obtained.The magnetic properties of nanostructures were measured using a laboratory vibration magnetometer of Foner type at room temperature. Adsorption immobilization of lectin was performed in 0.9 % NaCl solution in a dynamic mode at room temperature. Bacterial cytotoxic lectin of B. subtilis IMB B-7724 was used in the experiments. The amount of adsorbed substance (A) on the surface of nanocomposites was determined by measuring the concentration of lectin in the contact solutions before and after adsorption using a calibration graph. Measuring of the optical density and absorption spectra of lectin was performed on a spectrometer Lambda 35 UV/vis Perkin Elmer Instruments at ? = 280 nm.Standard techniques and equipment were used for biological research.The processes of adsorption immobilization of cytotoxic bacterial lectin of B. subtilis IMB B-7724 from physiologic saline on the surface of magnetite and carbon-containing Fe3O4/Al2O3/C NC were studied at room temperature. It has been found that the adsorption capacity of lectin on the surface of magnetite is 25.3 mg/g, and Fe3O4/Al2O3/C NC – 36.3 mg/g (at initial concentrations of lectin 0.06–0.4 mg/mL). The extraction extent of lectin R (%) was 12–38 % for magnetite and 46–67 % for Fe3O4/Al2O3/C NC. The dependence of the adsorption capacity on time was studied.A magnetic fluid (MF) based on single-domain Fe3O4, containing lectin was synthesized and investigated. Immobilization of lectin on MF particles was carried out in a dynamic mode at room temperature for 3 hours. The concentration of lectin in the composition of MF was 0.2 mg/mL. MF with immobilized lectin was further modified with PEG-2000. The synthesis of Fe3O4/ol.Na/lectin/PEG (ol.Na – sodium oleate) vector system was carried out in a dynamic mode for 3 hours. Modification of the surface of nanoparticles with polyethylene glycol was performed in order to increase the stability of the magnetic fluid, reducing the aggregation of particles.To determine the effect of experimental samples on the viability of MCF-7 cells in vitro, the following samples were prepared: Fe3O4/ol.Na/PEG (MF), CFe3O4 = 3 mg/mL; cytotoxic lectin of B. subtilis IMB B-7724 (CL), CCL = 0.2 mg/mL; nanobiocomposite (NBC).Nanobiocomposite based on MF and bacterial lectin was found to have a synergistic cytotoxic effect on MCF-7 human breast cancer cells, causing up to 40 % cell death. The IC50 values for the nanobiocomposite and lectin in relation to MCF-7 cells were 100 and 125 ?g/mL, respectively.The results of research show that the combination of properties of lectins and magnetically sensitive iron-containing NC for use in oncology is a promising direction in creating new effective antitumor vector systems for targeted drug delivery and combined local therapy of cancer. The use of natural components in vector systems is a way to minimize the side effects on the body and improve compatibility with other antitumor remedies. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:34:22Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-594 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:19Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5942022-06-29T10:01:44Z Antitumor vector systems based on bioactive lectin of Bacillus subtilis ІМВ B-7724 Протипухлинні векторні системи на основі біоактивного лектину Bacillus subtilis ІМВ B-7724 Petranovska, A. L. Kusyak, A. P. Korniichuk, N. M. Turanska, S. P. Gorbyk, P. P. Lukyanova, N. Yu. Chekhun, V. F. antitumor vector systems targeted delivery magnetosensitive nanocomposites bioactive bacterial lectin Bacillus subtilis ІМВ B-7724 протипухлинні векторні системи цілеспрямована доставка магніточутливі нанокомпозити біоактивний бактеріальний лектин Bacillus subtilis ІМВ-B-7724 Сombination of properties of lectins and magnetically sensitive iron-containing nanocomposites (NC) for use in oncology is actual and promising from scientific and applied point of view. The aim of the research is to synthesize and to study new iron-containing NC and magnetic fluids containing bioactive bacterial lectin, promising for use as prototypes of new effective antitumor vector systems for targeted drug delivery and combined local therapy of cancer with minimized side effects on the body and improved compatibility with other remedies.To create vector systems, nanodisperse magnetite was synthesized by the Elmore reaction. The synthesis of aluminum-containing coating on the surface of Fe3O4 was carried out by double chemical modification with aluminum isopropylate. The obtained Fe3O4/Al2O3 NC was impregnated with sucrose solutions. Carbonization of the carbohydrate shell of NC was carried out in argon (500 °C). As a result, Fe3O4/Al2O3/C NC was obtained.The magnetic properties of nanostructures were measured using a laboratory vibration magnetometer of Foner type at room temperature. Adsorption immobilization of lectin was performed in 0.9 % NaCl solution in a dynamic mode at room temperature. Bacterial cytotoxic lectin of B. subtilis IMB B-7724 was used in the experiments. The amount of adsorbed substance (A) on the surface of nanocomposites was determined by measuring the concentration of lectin in the contact solutions before and after adsorption using a calibration graph. Measuring of the optical density and absorption spectra of lectin was performed on a spectrometer Lambda 35 UV/vis Perkin Elmer Instruments at ? = 280 nm.Standard techniques and equipment were used for biological research.The processes of adsorption immobilization of cytotoxic bacterial lectin of B. subtilis IMB B-7724 from physiologic saline on the surface of magnetite and carbon-containing Fe3O4/Al2O3/C NC were studied at room temperature. It has been found that the adsorption capacity of lectin on the surface of magnetite is 25.3 mg/g, and Fe3O4/Al2O3/C NC – 36.3 mg/g (at initial concentrations of lectin 0.06–0.4 mg/mL). The extraction extent of lectin R (%) was 12–38 % for magnetite and 46–67 % for Fe3O4/Al2O3/C NC. The dependence of the adsorption capacity on time was studied.A magnetic fluid (MF) based on single-domain Fe3O4, containing lectin was synthesized and investigated. Immobilization of lectin on MF particles was carried out in a dynamic mode at room temperature for 3 hours. The concentration of lectin in the composition of MF was 0.2 mg/mL. MF with immobilized lectin was further modified with PEG-2000. The synthesis of Fe3O4/ol.Na/lectin/PEG (ol.Na – sodium oleate) vector system was carried out in a dynamic mode for 3 hours. Modification of the surface of nanoparticles with polyethylene glycol was performed in order to increase the stability of the magnetic fluid, reducing the aggregation of particles.To determine the effect of experimental samples on the viability of MCF-7 cells in vitro, the following samples were prepared: Fe3O4/ol.Na/PEG (MF), CFe3O4 = 3 mg/mL; cytotoxic lectin of B. subtilis IMB B-7724 (CL), CCL = 0.2 mg/mL; nanobiocomposite (NBC).Nanobiocomposite based on MF and bacterial lectin was found to have a synergistic cytotoxic effect on MCF-7 human breast cancer cells, causing up to 40 % cell death. The IC50 values for the nanobiocomposite and lectin in relation to MCF-7 cells were 100 and 125 ?g/mL, respectively.The results of research show that the combination of properties of lectins and magnetically sensitive iron-containing NC for use in oncology is a promising direction in creating new effective antitumor vector systems for targeted drug delivery and combined local therapy of cancer. The use of natural components in vector systems is a way to minimize the side effects on the body and improve compatibility with other antitumor remedies. Актуальним і перспективним з наукової і прикладної точок зору є поєднання властивостей лектинів і магніточутливих залізовмісних нанокомпозитів (НК) для застосування в онкології. Метою досліджень роботи є синтез та дослідження нових залізовмісних НК та магнітних рідин, що містять біоактивний бактеріальний лектин, перспективних для використання як прототипу нових ефективних протипухлинних векторних систем для адресної доставки лікарських засобів та комплексної локальної терапії онкологічних захворювань з мінімізованими проявами побічного впливу на організм та покращеною сумісністю з іншими лікарськими засобами.Для створення векторних систем нанодисперсний магнетит синтезували за реакцією Елмора. Синтез алюмінійвмісного покриття на поверхні Fe3O4 здійснювали двократним хімічним модифікуванням ізопропілатом алюмінію. Одержаний НК Fe3O4/Al2O3 було імпрегновано розчинами сахарози. Карбонізацію вуглеводної оболонки НК здійснювали в середовищі аргону (500 °C). В результаті отримували НК Fe3O4/Al2O3/С.Магнітні властивості наноструктур вимірювали за допомогою лабораторного вібраційного магнітометра фонерівського типу за кімнатної температури. Адсорбційну іммобілізацію лектину проводили у 0.9 % розчині NaCl в динамічному режимі за кімнатної температури. В дослідах використовували бактеріальний цитотоксичний лектин Bacillus subtilis ІМВ В-7724. Кількість адсорбованої речовини (А) на поверхні нанокомпозитів визначали вимірюванням концентрації лектину в контактних розчинах до та після адсорбції з використанням калібрувального графіка. Вимірювання оптичної густини та спектрів поглинання лектину здійснювали на приладі Spectrometer Lambda 35 UV/vis Perkin Elmer Instruments при ? = 280 нм.Для біологічних досліджень використовували стандартні методики і обладнання.Вивчено процеси адсорбційної іммобілізації цитотоксичного бактеріального лектину B. subtilis IMB B-7724 на поверхні магнетиту та карбонвмісного НК Fe3O4/Al2O3/С за кімнатної температури. Встановлено, що адсорбційна ємність лектину на поверхні магнетиту становить 25.3 мг/г, а НК Fe3O4/Al2O3/С – 36.3 мг/г (за вихідних концентрацій лектину 0.06–0.4 мг/мл). Ступінь вилучення лектину R (%) складав 12–38 % для магнетиту і 46–67 % для НК Fe3O4/Al2O3/С. Вивчено залежність адсорбційної ємності від часу витримки у розчині лектину.Синтезовано та досліджено магнітну рідину (МР) на основі однодоменного Fe3O4, що містить лектин. Іммобілізацію лектину на частинки МР здійснювали в динамічному режимі за кімнатної температури протягом 3 годин. Концентрація лектину в складі МР становила 0.2 мг/мл. МР з іммобілізованим лектином додатково модифікували ПЕГ-2000. Синтез векторної системи Fe3O4/ол.Na/лектин/ПЕГ (ол.Na – олеат натрію) здійснювали в динамічному режимі впродовж 3 годин. Модифікування поверхні наночастинок поліетиленгліколем проводили з метою підвищення стабільності магнітної рідини, зменшення агрегації частинок.Для визначення впливу експериментальних зразків на життєздатність клітин лінії MCF-7 in vitro готували наступні зразки: Fe3O4/ол.Na/ПЕГ (МР), СFe3O4 = 3 мг/мл; цитотоксичний лектин Bacillus subtilis ІМВ В-7724 (ЦЛ), Сцл = 0.2 мг/мл; нанобіокомпозит (НБК).Встановлено, що нанобіокомпозит на основі МР і бактеріального лектину виявляє синергічний цитотоксичний ефект на клітини лінії MCF-7, що спричиняє загибель до 40 % клітин. Значення ІС50 для нанобіокомпозиту та лектину для клітин MCF-7 складали відповідно 100 та 126 мкг/мл.Результати досліджень свідчать, що поєднання властивостей лектинів і магніточутливих залізовмісних НК для застосування в онкології є перспективним напрямком створення нових ефективних протипухлинних векторних систем для адресної доставки лікарських засобів та комплексної локальної терапії онкологічних захворювань. Застосування природних компонентів в складі векторних систем є шляхом до мінімізації проявів побічного впливу на організм та покращення сумісності з іншими протипухлинними лікарськими засобами. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2021-08-25 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/594 10.15407/hftp12.03.190 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 12 No. 3 (2021): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 190-200 Химия, физика и технология поверхности; Том 12 № 3 (2021): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 190-200 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 12 № 3 (2021): Хімія, фізика та технологія поверхні; 190-200 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp12.03 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/594/602 Copyright (c) 2021 A. L. Petranovska, A. P. Kusyak, N. M. Korniichuk, S. P. Turanska, P. P. Gorbyk, N. Yu. Lukyanova, V. F. Chekhun |
| spellingShingle | протипухлинні векторні системи цілеспрямована доставка магніточутливі нанокомпозити біоактивний бактеріальний лектин Bacillus subtilis ІМВ-B-7724 Petranovska, A. L. Kusyak, A. P. Korniichuk, N. M. Turanska, S. P. Gorbyk, P. P. Lukyanova, N. Yu. Chekhun, V. F. Протипухлинні векторні системи на основі біоактивного лектину Bacillus subtilis ІМВ B-7724 |
| title | Протипухлинні векторні системи на основі біоактивного лектину Bacillus subtilis ІМВ B-7724 |
| title_alt | Antitumor vector systems based on bioactive lectin of Bacillus subtilis ІМВ B-7724 |
| title_full | Протипухлинні векторні системи на основі біоактивного лектину Bacillus subtilis ІМВ B-7724 |
| title_fullStr | Протипухлинні векторні системи на основі біоактивного лектину Bacillus subtilis ІМВ B-7724 |
| title_full_unstemmed | Протипухлинні векторні системи на основі біоактивного лектину Bacillus subtilis ІМВ B-7724 |
| title_short | Протипухлинні векторні системи на основі біоактивного лектину Bacillus subtilis ІМВ B-7724 |
| title_sort | протипухлинні векторні системи на основі біоактивного лектину bacillus subtilis імв b-7724 |
| topic | протипухлинні векторні системи цілеспрямована доставка магніточутливі нанокомпозити біоактивний бактеріальний лектин Bacillus subtilis ІМВ-B-7724 |
| topic_facet | antitumor vector systems targeted delivery magnetosensitive nanocomposites bioactive bacterial lectin Bacillus subtilis ІМВ B-7724 протипухлинні векторні системи цілеспрямована доставка магніточутливі нанокомпозити біоактивний бактеріальний лектин Bacillus subtilis ІМВ-B-7724 |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/594 |
| work_keys_str_mv | AT petranovskaal antitumorvectorsystemsbasedonbioactivelectinofbacillussubtilisímvb7724 AT kusyakap antitumorvectorsystemsbasedonbioactivelectinofbacillussubtilisímvb7724 AT korniichuknm antitumorvectorsystemsbasedonbioactivelectinofbacillussubtilisímvb7724 AT turanskasp antitumorvectorsystemsbasedonbioactivelectinofbacillussubtilisímvb7724 AT gorbykpp antitumorvectorsystemsbasedonbioactivelectinofbacillussubtilisímvb7724 AT lukyanovanyu antitumorvectorsystemsbasedonbioactivelectinofbacillussubtilisímvb7724 AT chekhunvf antitumorvectorsystemsbasedonbioactivelectinofbacillussubtilisímvb7724 AT petranovskaal protipuhlinnívektornísisteminaosnovíbíoaktivnogolektinubacillussubtilisímvb7724 AT kusyakap protipuhlinnívektornísisteminaosnovíbíoaktivnogolektinubacillussubtilisímvb7724 AT korniichuknm protipuhlinnívektornísisteminaosnovíbíoaktivnogolektinubacillussubtilisímvb7724 AT turanskasp protipuhlinnívektornísisteminaosnovíbíoaktivnogolektinubacillussubtilisímvb7724 AT gorbykpp protipuhlinnívektornísisteminaosnovíbíoaktivnogolektinubacillussubtilisímvb7724 AT lukyanovanyu protipuhlinnívektornísisteminaosnovíbíoaktivnogolektinubacillussubtilisímvb7724 AT chekhunvf protipuhlinnívektornísisteminaosnovíbíoaktivnogolektinubacillussubtilisímvb7724 |