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

 

Марсианские хроники
Марсианские хроники

Начинается XV Олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!"
Совсем скоро начнется юбилейная XV Всероссийская Интернет-олимпиада по нанотехнологиям «Нанотехнологии – прорыв в будущее!». Предлагаем ознакомиться с актуальной информацией и расписанием Олимпиады.

В России стартовал самый масштабный научно-популярный фестиваль
РГ: В МГУ дан старт самому масштабному научно-популярному событию в мире - Всероссийскому фестивалю NAUKA 0+. В программе - свыше 10 000 мероприятий: лекции нобелевских лауреатов, вебинары и мастер-классы, виртуальные лабораторные, научные шоу, интерактивные выставки, телемосты с CERN, Международной космической станцией и российской антарктической станцией "Восток", дискуссии о будущем человечества, показы научных фильмов, соревнования роботов, научные бои Science Slam, квизы и квесты, а также первый Виртуальный гипермузей науки.

Нобелевскую премию по химии присудили за метод редактирования генома
РИА Новости: Нобелевскую премию по химии за 2020 год получили Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Дудна, разработавшие технологию редактирования генома.

Нобелевская премия за графен, или 10 лет спустя
Алексей Арсенин
О том, как графен повлиял на развитие науки и промышленности и можно ли его назвать материалом будущего — заместитель директора Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, кандидат физико-математических наук Алексей Арсенин

Летние лектории для школьников
ФНМ
Сотрудники Факультета наук о материалах и химического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова участвуют в лекториях двух летних школ, организованных Фондом Инфраструктурных и Образовательных Программ (группа РОСНАНО) - Нанограде и летней школе МФТИ.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

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!



 
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.