Российские нанотехнологии. 2018; 13: 49-56
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КОМПОЗИТЫ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ГРАФИТА, ДОКСОРУБИЦИНА И МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ ДЛЯ АДРЕСНОЙ ДОСТАВКИ ЛЕКАРСТВ
Аннотация
Статья посвящена созданию многофункционального нанокомпозита состава GO@Fe3O4@DOX, содержащего оксид графита, наночастицы суперпарамагнитного оксида железа и лекарственный препарат доксорубицин. Созданный материал сочетает функцию двойного магнитного и молекулярного нацеливания на опухолевые ткани. Первоначально для создания композита на поверхность оксида графита (GO) химически осаждали суперпарамагнитные наночастицы Fe3O4, при этом получали двойной композит GO@Fe3O4. Затем полученный материал связывали с противоопухолевым лекарственным препаратом доксорубицином (DOX) и получали тройной композит состава GO@Fe3O4@DOX. Для характеристики морфологии, фазового состава, магнитных и оптических свойств синтезированных в работе образцов были использованы методы термогравиметрического и рентгенофазового анализа, измерения магнитной восприимчивости, просвечивающей электронной микроскопии, УФвидимой и спектроскопии комбинационного рассеяния (КР).
В результате проведенного исследования найдено оптимальное соотношение оксида графита, оксида железа и доксорубицина для создания материала, который может быть прообразом нового лекарственного препарата. В работе доказано вхождение лекарственного препарата доксорубицина и оксида железа в композит, что делает возможным использование внешнего магнитного поля для адресной доставки лекарства к пораженным тканям. Показано, что композит стабилен в течение месяца в растворах с физиологическим значением рН.Список литературы
1. Geim А.К., Novoselov К.S. The rise of graphene // Nature Mater. 2007.V. 6. № 3. P. 183–191.
2. Hakimi M., Alimard P. Graphene: synthesis and applications in biotechnology — a review // World Appl. Program. 2012. V. 2. № 6. P. 377–388.
3. Goenka S., Sant V., Sant S. Graphene-based nanomaterials for drug delivery and tissue engineering // J. Controlled Release. 2014. V. 173. P. 75–88.
4. Bianco A., Cheng H.M., Enoki T., Gogotsi Yu., Hurt R.H., Koratkar N., Kyotani T., Monthioux M., Park C.R., Tascon J.M.D, Zhang J. All in the graphene family — A recommended nomenclature for two-dimensional carbon materials // Carbon. 2013. V. 65. P. 1–6.
5. Marcano D.C., Kosynkin D.V., Berlin J.M., Sinitskii A., Sun Z., Slesarev A., Alemany L.B., Lu W., Tour J.M. Improved Synthesis of Graphene Oxide // ACS Nano. 2010. V. 4. № 8. P. 4806–4814.
6. Higginbotham A.L., Kosynkin D.V., Sinitskii A., Sun Z., Tour J.M. Lower-defect graphene oxide nanoribbons from multiwalled carbon nanotubes // ASC Nano. 2010. V. 4. № 4. P. 2059–2069.
7. Liu J., Cui L., Losic D. Graphene and graphene oxide as new nanocarriers for drug delivery applications // Acta Biomaterialia. 2013. V. 9. P. 9243–9257.
8. Shah S.A., Khan M.U.A., Arshad M., Awan S.U., Hashmi M.U., Ahmad N. Doxorubicin-loaded photosensitive magnetic liposomes for multi-modal cancer therapy // Colloids Surf. B: Biointerfaces. 2016. V. 148. P. 157–164.
9. Gautier J., Allard-Vannier E., Munnier E., Soucé M., Chourpa I. Recent advances in theranostic nanocarriers of doxorubicin based on iron oxide and gold nanoparticles // J. Controlled Release. 2013. V. 169. P. 48–61.
10. Zhang W., Guo Z., Huang D., Liu Z., Guo X., Zhong H. Synergistic effect of chemo-photothermal therapy using PEGylated graphene oxide // Biomaterials. 2011. V. 32. P. 8555–8561.
11. Wang Z., Zhou C., Xia J., Via B., Xia Y., Zhang F., Li Y., Xia L. Fabrication and characterization of a triple functionalization of graphene oxide with Fe3O4, folic acid and doxorubicin as dual-targeted drug nanocarrier // Colloids Surf. B: Bionterfaces. 2013. V. 106. P. 60–65.
12. Munnier E., Cohen-Jonathan S., Linassier C., Douziech-Eyrolles L., Marchais H., Souce M., Herve K., Dubois P., Chourpa I. Novel method of doxorubicin — SPION reversible association for magnetic drug targeting // Int. J. Pharmaceutics. 2008. V. 363. P. 170–176.
13. Zhang W., Zheng X., Shen S., Wang X. Doxorubicin-loaded magnetic nanoparticle cluster for chemo-photothermal treatment of the prostate cancer cell line PCl3 // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2015. V. 466. P. 278–282.
14. Yang X., Grailer J. J., Rowland I. J., Javadi A., Hurley S. A., Steeber D. A., Gong S. Multifunctional SPIO/DOX-loaded wormlike polymer vesicles for cancer therapy and MR imaging // Biomater. 2010. V. 31. P. 9065–9073.
15. Gupta J., Prakash A., Jaiswal M. K., Agarrwal A., Bahadur D. Superparamagnetic iron oxide-reduced graphene oxide nanohybrid-a-vehicle for targeted drug delivery and hyperthermia treatment of cancer // J. Magnetism Magnetic Mater. 2018. V. 448. P. 332–338.
16. Semkina A., Abakumov M., Grinenko N., Abakumov A., Skorikov A., Mironova E., Davydova G., Majouga A.G., Nukolova N., Kabanov A., Chekhonin V. Core-shell-corona doxorubicin-loaded superparamagnetic Fe3O4 nanoparticles for cancer theranostics // Colloids Surf. B: Biointerfaces. 2015. V. 136. P. 1073–1080.
17. Song M.-M., Xu H.-L, Liang J.-X., Xiang H.-H., Liu R., Shen Y.-X. Lactoferrin modified graphene oxide nanocomposite for glioma-targed drug delivery // Mater. Sci. Engin. C. 2017. V. 77. P. 904–911.
Title in english. 2018; 13: 49-56
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КОМПОЗИТЫ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ГРАФИТА, ДОКСОРУБИЦИНА И МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ ДЛЯ АДРЕСНОЙ ДОСТАВКИ ЛЕКАРСТВ
Abstract
Статья посвящена созданию многофункционального нанокомпозита состава GO@Fe3O4@DOX, содержащего оксид графита, наночастицы суперпарамагнитного оксида железа и лекарственный препарат доксорубицин. Созданный материал сочетает функцию двойного магнитного и молекулярного нацеливания на опухолевые ткани. Первоначально для создания композита на поверхность оксида графита (GO) химически осаждали суперпарамагнитные наночастицы Fe3O4, при этом получали двойной композит GO@Fe3O4. Затем полученный материал связывали с противоопухолевым лекарственным препаратом доксорубицином (DOX) и получали тройной композит состава GO@Fe3O4@DOX. Для характеристики морфологии, фазового состава, магнитных и оптических свойств синтезированных в работе образцов были использованы методы термогравиметрического и рентгенофазового анализа, измерения магнитной восприимчивости, просвечивающей электронной микроскопии, УФвидимой и спектроскопии комбинационного рассеяния (КР).
В результате проведенного исследования найдено оптимальное соотношение оксида графита, оксида железа и доксорубицина для создания материала, который может быть прообразом нового лекарственного препарата. В работе доказано вхождение лекарственного препарата доксорубицина и оксида железа в композит, что делает возможным использование внешнего магнитного поля для адресной доставки лекарства к пораженным тканям. Показано, что композит стабилен в течение месяца в растворах с физиологическим значением рН.References
1. Geim A.K., Novoselov K.S. The rise of graphene // Nature Mater. 2007.V. 6. № 3. P. 183–191.
2. Hakimi M., Alimard P. Graphene: synthesis and applications in biotechnology — a review // World Appl. Program. 2012. V. 2. № 6. P. 377–388.
3. Goenka S., Sant V., Sant S. Graphene-based nanomaterials for drug delivery and tissue engineering // J. Controlled Release. 2014. V. 173. P. 75–88.
4. Bianco A., Cheng H.M., Enoki T., Gogotsi Yu., Hurt R.H., Koratkar N., Kyotani T., Monthioux M., Park C.R., Tascon J.M.D, Zhang J. All in the graphene family — A recommended nomenclature for two-dimensional carbon materials // Carbon. 2013. V. 65. P. 1–6.
5. Marcano D.C., Kosynkin D.V., Berlin J.M., Sinitskii A., Sun Z., Slesarev A., Alemany L.B., Lu W., Tour J.M. Improved Synthesis of Graphene Oxide // ACS Nano. 2010. V. 4. № 8. P. 4806–4814.
6. Higginbotham A.L., Kosynkin D.V., Sinitskii A., Sun Z., Tour J.M. Lower-defect graphene oxide nanoribbons from multiwalled carbon nanotubes // ASC Nano. 2010. V. 4. № 4. P. 2059–2069.
7. Liu J., Cui L., Losic D. Graphene and graphene oxide as new nanocarriers for drug delivery applications // Acta Biomaterialia. 2013. V. 9. P. 9243–9257.
8. Shah S.A., Khan M.U.A., Arshad M., Awan S.U., Hashmi M.U., Ahmad N. Doxorubicin-loaded photosensitive magnetic liposomes for multi-modal cancer therapy // Colloids Surf. B: Biointerfaces. 2016. V. 148. P. 157–164.
9. Gautier J., Allard-Vannier E., Munnier E., Soucé M., Chourpa I. Recent advances in theranostic nanocarriers of doxorubicin based on iron oxide and gold nanoparticles // J. Controlled Release. 2013. V. 169. P. 48–61.
10. Zhang W., Guo Z., Huang D., Liu Z., Guo X., Zhong H. Synergistic effect of chemo-photothermal therapy using PEGylated graphene oxide // Biomaterials. 2011. V. 32. P. 8555–8561.
11. Wang Z., Zhou C., Xia J., Via B., Xia Y., Zhang F., Li Y., Xia L. Fabrication and characterization of a triple functionalization of graphene oxide with Fe3O4, folic acid and doxorubicin as dual-targeted drug nanocarrier // Colloids Surf. B: Bionterfaces. 2013. V. 106. P. 60–65.
12. Munnier E., Cohen-Jonathan S., Linassier C., Douziech-Eyrolles L., Marchais H., Souce M., Herve K., Dubois P., Chourpa I. Novel method of doxorubicin — SPION reversible association for magnetic drug targeting // Int. J. Pharmaceutics. 2008. V. 363. P. 170–176.
13. Zhang W., Zheng X., Shen S., Wang X. Doxorubicin-loaded magnetic nanoparticle cluster for chemo-photothermal treatment of the prostate cancer cell line PCl3 // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2015. V. 466. P. 278–282.
14. Yang X., Grailer J. J., Rowland I. J., Javadi A., Hurley S. A., Steeber D. A., Gong S. Multifunctional SPIO/DOX-loaded wormlike polymer vesicles for cancer therapy and MR imaging // Biomater. 2010. V. 31. P. 9065–9073.
15. Gupta J., Prakash A., Jaiswal M. K., Agarrwal A., Bahadur D. Superparamagnetic iron oxide-reduced graphene oxide nanohybrid-a-vehicle for targeted drug delivery and hyperthermia treatment of cancer // J. Magnetism Magnetic Mater. 2018. V. 448. P. 332–338.
16. Semkina A., Abakumov M., Grinenko N., Abakumov A., Skorikov A., Mironova E., Davydova G., Majouga A.G., Nukolova N., Kabanov A., Chekhonin V. Core-shell-corona doxorubicin-loaded superparamagnetic Fe3O4 nanoparticles for cancer theranostics // Colloids Surf. B: Biointerfaces. 2015. V. 136. P. 1073–1080.
17. Song M.-M., Xu H.-L, Liang J.-X., Xiang H.-H., Liu R., Shen Y.-X. Lactoferrin modified graphene oxide nanocomposite for glioma-targed drug delivery // Mater. Sci. Engin. C. 2017. V. 77. P. 904–911.
