Статті

SAMCHENKO Yu. M., KONOVALOVA V.V., KRYKLYA S.O., PASMURCEVA N.O., POLTORACKA T.P., SCHERBAKOV S. M., BOLDESCUL I.E., BURBAN A.F., ULBERG Z.R. SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF MULTI-RESPONSIVE NANO-SIZED FERROGEL BASED ON N-ISOPROPYLACRYLAMIDE AND ACRYLI

2015 – Журнал Хроматографічного товариства – т. ХV. – № 1-4. – С. 30-40 

УДК 544.77.022.84

SAMCHENKO Yu. M., KONOVALOVA V.V., KRYKLYA S.O., PASMURCEVA N.O., POLTORACKA T.P., SCHERBAKOV S. M., BOLDESCUL I.E., BURBAN A.F., ULBERG Z.R.

SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF MULTI-RESPONSIVE NANO-SIZED FERROGEL BASED ON N-ISOPROPYLACRYLAMIDE AND ACRYLIC ACID  - стаття

Було синтезовано та досліджено перспективні термо- та рН-чутливі гідрогелеві композити на основі N-ізопропілакриламіду, акрилової кислоти та магнетиту. Сополімерний гель використовувався як носій різноманітних лікарських засобів, а також як термо- та рН-чутливий компонент; наночастинки магнетиту використовувались в якості магніточутливої складової композиту. Наночастинки композиту охарактеризовано за допомогою електронної мікроскопії та методу динамічного світлорозсіювання. Для очистки наногелів використано діафільтрацію. Показано, що середній розмір наночастинок становить близько 100 нм і залежить від температури та рН середовища. Гідрогелі характеризуються чітким фазовим переходом між набухлим та сколапсованим станом при нагріванні вище 32 °С та при зміні рН вище 4. Швидке вивільнення інкорпорованих ліків, які використовують в хіміотерапії раку (фотосенсибілізаттор Метиленовий Синій та цитотоксичний препарат Доксорубіцин) спостерігалося при нагріванні термочутливого гелю у фізіологічно прийнятному діапазоні, але вище температури фазового переходу (близько 40-45 °С), що дозволяє використання розробленої системи доставки ліків при медичній гіпертермії.

Ключові слова: термочутливий наногель, ферогелі, N-ізопропілакриамід, наночастинки магнетиту, динамічне розсіювання світла, контрольоване вивільнення лікарських препаратів, доксорубіцин

ЛІТЕРАТУРА: 

1. W.Park, S.Park, K. Na. Potential of self-organizing nanogel with acetylated chondroitin sulfate as ananti-cancer drug carrier. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2010. V. 79. P. 501-508.

2. K.S. Soppimath, T.M. Aminabhavi, A.R. Kulkarni, W.E. Rudzinski. Biodegradable polymeric nanoparticles as drug delivery devices. Journal of Controlled Release. 2001. V. 70. P. 1–20.

3. S. Mitra, U. Gaur, P. Ghosh, A. Maitra. Tumour targeted delivery of encapsulated dextran-doxorubicin conjugate using chitosan nanoparticles as carrier. Journal of Controlled Release. 2001. V. 74. P. 317–323.

4. Nam Muk Oh, Kyung Taek Oh, Hye Jung Baik, Bo Reum Lee, A. Hyeong Lee, Yu Seok Youn, Eun Seong Lee. A self-organized 3-diethylaminopropyl-bearing glycol chitosan nanogel for tumor acidic pH targeting: In vitro evaluation. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2010. V. 78. P. 120–126.

5. A.M. Ponce, Z. Vujaskovic, F. Yuan, D. Needham, M.W. Dewhirst. Hyperthermia mediated liposomal drug delivery. Int. J. Hyperthermia. 2006. V. 22. P. 205–213.

6. Y. Bae, N. Nishiyama, S. Fukushima, H. Koyama, M. Yasuhiro, K. Kataoka. Preparation and Biological Characterization of Polymeric Micelle Drug Carriers with Intracellular pH-Triggered Drug Release Property: Tumor Permeability, Controlled Subcellular Drug Distribution, and Enhanced in Vivo Antitumor Efficacy. Bioconjug. Chem. 2005. V. 16. P.122–130.

7. E. Alison Deatsch, A. Benjamin Evans. Heating efficiency in magnetic nanoparticle hyperthermia. J. Magn. Magn. Mater. 2014. V. 354. P. 163–172.

8. Tejabhiram Yadavalli, Shivaraman Ramasamy, Gopalakrishnan Chandrasekaran, Isaac Michael, Helen Annal Therese, Ramasamy Chennakesavulu. Dual responsive PNIPAM–chitosan targeted magnetic nanopolymers for targeted drug delivery. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2015. V. 380. P. 315–320.

9. Lingyu Jiang, Qing Zhou, Ketao Mu, Hui Xie, Yanhong Zhu, Wenzhen Zhu,Yanbing Zhao, Huibi Xu, Xiangliang Yang. pH/temperature sensitive magnetic nanogels conjugated with Cy5.5-labled lactoferrin for MR and fluorescence imaging ofglioma in rats. Biomaterials. 2013. V. 34. P. 7418-7428.

10. Yallapu M.M., Jaggi M., Chauhan S.C. Design and engineering of nanogels forcancer treatment. Drug Discov Today. 2011. V. 16. P. 457-63.

11. Saunders B.R., Laajam N., Daly E., Teow S., Hu X., Stepto R. Microgels: from responsive polymer colloids to biomaterials. Adv Colloid Interface Sci. 2009. V. 147-48. P. 251-62.

12. Chen H., Zhu H., Hu J., Zhao Y., Wang Q., Wan J., et al. Highly Compressed assembly of deformable nanogels into nanoscale suprastructures and their application in nanomedicine. ACS Nano. 2011. V. 5. P. 2671-80.

13. Xiong W., Gao X., Zhao Y., Xu H., Yang X. The dual temperature/pH-sensitive multiphase behavior of poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) microgels for potential application in in situ gelling system. Colloids Surf. B Biointerfaces. 2011. V. 84. P. 103-10.

14. Xiong W., Wang W., Wang Y., Zhao Y., Chen H., Xu H., et al. Dual temperature/pH-sensitive drug delivery of poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid)nanogels conjugated with doxorubicin for potential application in tumorhyperthermia therapy. Colloids Surf. B Biointerfaces. 2011. V. 84. P. 447-53.

15. Zhao Y., Zheng C., Wang Q., Fang J., Zhou G., Zhao H., et al. Permanent andperipheral embolization: temperature-sensitive p(N-isopropylacrylamideco-butyl methylacrylate) nanogel as a novel blood-vessel-embolic material in the interventional therapy of liver tumors. Adv. Funct. Mater. 2011. V. 21. P. 2035-42.

16. Kun Qian, Yingying Ma, JiangshanWan, ShinanGeng, Han Li, Qianwen Fu, XiaolePeng, Xuefeng Kan, Guofeng Zhou,Wei Liu, Bin Xiong, Yanbing Zhao, Chuansheng Zheng, Xiangliang Yang, Hui Bi Xu. The studies about doxorubicin-loaded p(N-isopropyl-acrylamide-co-butyl methylacrylate) temperature-sensitive nanogel dispersions on the application in TACE therapies for rabbit VX2 liver tumor. Journal of Controlled Release. 2015. V. 212. P. 41–49.

17. L. Agiotis, I. Theodorakos, S. Samothrakitis, S. Papazoglou, I. Zergioti, Y.S. Raptis Magnetic manipulation of superparamagnetic nanoparticles in a microfluidic system for drug delivery applications. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2016. V. 401. P. 956-964.

18. Thayyath.S. Anirudhan, Peethambaran.L. Divya, Jayachandran Nima Synthesis and characterization of silane coated magnetic nanoparticles/glycidylmethacrylate-grafted-maleated cyclodextrin composite hydrogel as a drug carrier for the controlled delivery of 5-fluorouracil. Materials Science and Engineering: C on ScienceDirect, 1 October 2015. 2015. V. 55. P. 471-481.

19. Dilnawaz F., Singh A., Mohanty C., Sahoo S.K. Dual drug loaded superparamagnetic iron oxide nanoparticles for targeted cancer therapy. Biomaterials. 2010. V. 31. P. 3694–3706.

20. Guo S., Qiao Y., Wang W., He H., Deng L., Xing J., Xu J., Liang X.-J., Dong A. Poly(e-aprolactone)-graft-poly(2-(N,N-dimethylamino) ethyl methacrylate) nanoparticles: pH dependent thermo-sensitive multifunctional carriers for gene and drug delivery. J. Mater. Chem. 2010. V. 20. P. 6935–6941.

21. Chang B., Sha X., Guo J., Jiao Y., Wang C., Yang W. Thermo and pH dual responsive, polymer shell coated, magnetic mesoporous silica nanoparticles for controlled drug release. J. Mater. Chem. 2011. V. 21. P. 9239–9247.

22. Liu C., Guo J., Yang W., Hu J., Wang C., Fu S. Magnetic mesoporous silica microspheres with thermo-sensitive polymer shell for controlled drug release. J. Mater. Chem. 2009. V. 19. P. 4764–4770.

23. Zhang L., Guo R., Yang M., Jiang X., Liu B. Thermo and pH dual responsive nanoparticles for anticancer drug delivery. Adv. Mater. 2007. V. 19. P. 2988–2992.

24. Govind Soni, Khushwant S. Yadav. Nanogels as potential nanomedicine carrier for treatment of cancer: A mini review of the state of the art. Saudi Pharmaceutical Journal. 2014. URL: https://kundoc.com/pdf-nanogels-as-potential-nanomedicine-carrier-for-treatment-of-cancer-a-mini-review.html

25. Morinloto N., Qiu X.P., Winnik F.M., Akiyoshi K. Dual stimuli-responsive nanogels by self-assembly of polysaccharides lightly grafted with thiol-terminated poly(Nisopropylacrylamide) chains. Macromolecules. 2008. V. 41. P. 5985–5987.

26. Qiao Z.Y., Zhang R., Du F.S., Liang D.H., Li Z.C. Multiresponsive nanogels containing motifs of ortho ester, oligo(ethyleneglycol) and disulfide linkage as carriers of hydrophobic anti-cancer drugs. J. Control. Release. 2011. V. 152. P. 57–66.

27. C. A. Staples, S. R. Murphy, J. E. McLaughlin, H. W. Leung, T. C. Cascieri and C. H. Farr. Determination of selected fate and aquatic toxicity characteristics of acrylic acid and a series of acrylic esters.Chemosphere. 2000. V. 40.1. P. 29-38.

28. Milad Rabbani Esfahani, Holly A. Stretz, Martha J.M. Wells. Abiotic reversible self-assembly of fulvic and humic acid aggregates in low electrolytic conductivity solutions by dynamic light scattering and zeta potential investigation. ScienceoftheTotalEnvironment. 2015. V. 537. P. 81–92.