Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1. Способ получения хитозановых
наночастиц посредством потока, проходящего сквозь нанопористую мембрану.
Рис.2. ПЭМ нанопористых мембран. (а)
Трековая поликарбонатная мембрана (ПКТ) с порами
диаметром 10 нм. (б) ААО мембрана с диаметром входа – 20 нм, выхода – 200 нм.
Рис.3. Типичное ПЭМ-изображение содержащих
родамин 6G хитозановых наночастиц, полученных с
помощью (а) ПКТ мембраны и (б) ААО мембраны. На этих ПЭМ-изображениях наночастицы представлены черным цветом, а фон – серым.
Рис.4. Сравнение распределений частиц по
размерам: (а) - ПКТ мембраны, (b) - ААО мембраны
Рис. 5. Зависимость размера частиц от величины потока.
Рис.6. Зависимость размера частиц от вязкости.

Общий метод получения органических наночастиц при помощи нанопористых мембран

Ключевые слова:  доставка лекарств, хитозан

Опубликовал(а):  Бородинов Николай Сергеевич

31 мая 2010

Ключевым требованием к терапевтическому использованию лекарственных препаратов является возможность пространственного и временного контроля их высвобождения. Один из перспективных способов достижения этой цели – создание из биоразлагаемых полимеров наночастиц с инкапсулированными медикаментами. Группа американских ученых разработала технологию, основанную на использовании нанопористой мембраны, разделяющей две жидкости. При перекачивании одной жидкости в другую можно получить наночастицы на выходах из пор мембраны.

В качестве полимера-образца в работе использован хитозан, биоразлагаемый и биосовместимый полисахарид, широко применяющийся в фармацевтике и биомедицине. Известно также, что хитозан является pH-чувствительным полимером: при низких значениях pH амины хитозана протонированы и положительно заряжены, и хитозан таким образом превращается в водорастворимый катионоактивный полиэлектролит. При высоком pH амины депротонируются, полимер теряет свой заряд и становится нерастворимым.

Экспериментальная установка (рис. 1) состоит из нанопористой мембраны, которая разделяет две жидкости. рН исходной жидкости позволяет хитозану раствориться в ней. Исходный раствор перекачивается сквозь поры мембраны во второй раствор (справа на рис. 1). рН второго раствора не дает хитозану раствориться. Таким образом, когда нанокапли растворимого хитозана проникают во второй раствор через мембрану, на выходах из нанопор образуются хитозановые наночастицы. Для получения наночастиц необходимы мембраны с одинаковыми и цилиндрическими нанопорами. В этой работе были использованы коммерчески доступные трековые поликарбонатные (ПКТ) и анодные алюминиево-оксидные (ААО) нанопористые мембраны (рис. 2).

Исходный раствор содержит 25 мг хитозана в 20 мл 10-3 M HCl (pH = 3.0). Второй раствор представляет собой 10 мл 10-3 M NaOH (pH = 11). Площадь мембраны одинакова в случае ПКТ и ААО мембран и составляет 2 см2. Растворы поместили на разной высоте, создав тем самым безнапорный поток, при котором раствор с низким рН перетекал в раствор с высоким рН.

Нанокапли образовались у отверстий ПКТ нанопористой мембраны при контакте с раствором с высоким рН, вызвавшим образование хитозанового осадка. Хитозановые наночастицы сразу же удалялись от мембраны благодаря непрерывному безнапорному потоку. При этом засорения мембран хитозановыми наночастицами зафиксировано не было. При помощи фильтрации наночастицы были выделены собраны из второго раствора, трижды промыты деионизированной водой и высушены на воздухе при комнатной температуре.

Для инкапсуляции препаратов был использован родамин 6G (R6G) как модельный объект, имитирующий молекулу медикамента (R6G - один из наиболее часто используемых флуоресцентных красителей). Это позволяет быстро определить количество инкапсулированного вещества с использованием флуоресцентных методов: высушенные частицы растворяются в фосфатно-цитратном буфере при рН=3 и анализируется полученный раствор. В эксперименте был предварительно получен раствор хитозана с массовой долей R6G 5%. На рис. 3 представлены ПЭМ изображения хитозановых наночастиц, содержащих R6G, полученных при помощи ПКТ и ААО мебран, соответственно. При помощи ПКТ и ААО мембран из исходного раствора хитозана, содержащего 5.0% R6G, были получены наночастицы, содержащие 2.7% и 3,3% инкапсулированного родамина. Производительность мембран составляет 4,2 мкг/час для ПКТ и 610 мкг/час для ААО мембран. Такая значительная разница обусловлена огромной разницей в количестве пор на единицу площади мембраны. На рис.4 представлены распределения хитозановых частиц, содержащие родамин. В случае ААО мембран диаметр частиц оказывается больше, что может быть объяснено тем, что диаметр мембран ПКТ на контакте с раствором составляет 10 нм, а в случае ААО мембран – 20 нм.

Были проведены исследования влияния величины потока на размер частиц (рис.5). Она менялась от 7,2 до 32 мкл/мин*см2 при изменении разницы высот (рис.1). Используя динамическое светорассеяние. удалось установить экспоненциальный характер зависимости поток-размер частиц, причем монодисперсность полученных систем падает при увеличении потока. Интересно, что при высоких величинах потока формируются полые нанотрубки и нанонити.

Также была измерена зависимость размера частиц от вязкости (Рис.6), которую можно контролировать добавлением глицерина. Очевидно, вязкость влияет на коэффициент диффузии, что обуславливает преимущественное образование больших частиц. Вероятным объяснением выхода кривой на насыщение при высоких значениях вязкости служит то, что, достигнув определенного размера, частицы начинают отделяться от мембраны под действием гравитации и дальнейшее увеличение вязкости не приводит к значительным изменениям размера при одной и той же величине потока.

Перетекающая сквозь нанопористую мембрану жидкость позволяет включить посторонние молекулы в хитозановые частицы. Различные органические составляющие могут быть включены и в другие биоразлагаемые полимерные системы, что предполагает практическое использование этого метода в подготовке препаратов для доставки в форме наночастиц.

Оригинальная статья "General Method for Producing Organic Nanoparticles Using Nanoporous Membranes" была опубликована 25 марта 2010 года в Nanoletters.


Источник: Nanoletters




Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Рисовое поле
Рисовое поле

Конкурс логотипа ФНМ МГУ
Факультет наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова объявляет творческий конкурс логотипа (эмблемы) ФНМ, работы принимаются с 21 августа до 15 сентября 2019 года. Участники - все, кто имеет или когда бы то ни было имел отношение к ФНМ МГУ: студенты, аспиранты, преподаватели, сотрудники, выпускники, а также все творческие люди из большой университетской семьи.

Продолжается прием статей в 11-й выпуск Межвузовского сборника научных трудов «Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов»
Продолжается прием статей в 11-й выпуск Межвузовского сборника научных трудов «Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов»

Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в конференции “ГРАФЕН: МОЛЕКУЛА И 2D КРИСТАЛЛ”
Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в конференции “ГРАФЕН: МОЛЕКУЛА И 2D КРИСТАЛЛ” 5-9 августа 2019 года в Новосибирске

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.