Микрофлюидный синтез гибридных микрочастиц карбоната кальция, модифицированных наночастицами серебра

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Разработка передовых методов синтеза нано- и микрочастиц для задач биомедицины вызывает значительный интерес. Предложен метод синтеза субмикронных частиц карбоната кальция с серебряной оболочкой с помощью микрофлюидного чипа, предназначенного для обеспечения контроля над формированием частиц. Точное управление параметрами реакции дает возможность контролируемым образом формировать серебряную оболочку и частицы карбоната кальция. Анализ распределения пор внутри гибридных частиц проведен методом малоуглового рассеяния рентгеновских лучей, что позволило получить представление о сложной структуре пор. Полученные результаты дают информацию о морфологии частиц и могут способствовать разработке новых материалов на основе карбоната кальция для различных применений.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Ермаков

Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова

Email: trushina.d@mail.ru
Россия, Москва

С. В. Чапек

Южный федеральный университет

Email: trushina.d@mail.ru

Международный исследовательский институт интеллектуальных материалов

Россия, Ростов-на-Дону

Е. В. Ленгерт

Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова

Email: trushina.d@mail.ru
Россия, Москва

П. В. Конарев

НИЦ “Курчатовский институт”

Email: trushina.d@mail.ru

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники

Россия, Москва

В. В. Волков

НИЦ “Курчатовский институт”

Email: trushina.d@mail.ru

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники

Россия, Москва

М. А. Солдатов

Южный федеральный университет

Email: trushina.d@mail.ru

Международный исследовательский институт интеллектуальных материалов

Россия, Ростов-на-Дону

Д. Б. Трушина

Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова; НИЦ “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: trushina.d@mail.ru

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники

Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Yang D., Gao K., Bai Y. et al. // Int. J. Biol. Macromol. 2021. V. 182. P. 639. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.04.057
  2. Verkhovskii R.A., Ivanov A.N., Lengert E. et al. // Pharmaceutics. 2023. V. 15 (5). P. 1566. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15051566
  3. Song W., Zhang Y., Yu D.-G. et al. // Biomacromolecules. 2021. V. 22 (2). P. 732. https://doi.org/10.1021/acs.biomac.0c01520
  4. Lengert E.V., Trushina D.B., Soldatov M., Ermakov A.V. // Pharmaceutics. 2022. V. 14 (1). P. 139. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14010139
  5. Huang Y., Cao L., Parakhonskiy B.V., Skirtach A.G. // Pharmaceutics. 2022. V. 14 (5). P. 909. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14050909
  6. Trucillo P. // Processes. 2021. V. 9 (3). P. 470. https://doi.org/10.3390/pr9030470
  7. Zhao X., Wu D., Ma X. et al. // Biomed. Pharmacother. 2020. V. 128. P. 110237. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2020.110237
  8. Finbloom J.A., Sousa F., Stevens M.M., Desai T.A. // Adv. Drug Deliv. Rev. 2020. V. 167. P. 89. https://doi.org/10.1016/j.addr.2020.06.007
  9. Turiel-Fernández D., Gutiérrez-Romero L., Corte-Rodriguez M. et al. // Anal. Chim. Acta. 2021. V. 1159. P. 338356. https://doi.org/10.1016/j.aca.2021.338356
  10. Tu J., Yu A.C.H. // BME Front. 2022. V. 2022. https://doi.org/10.34133/2022/9807347
  11. Novoselova M.V., German S.V., Abakumova T.O. et al. // Colloids Surf. B. 2021. V. 200. P. 111576. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2021.111576
  12. Kung C.-T., Gao H., Lee C.-Y. et al. // Chem. Eng. J. 2020. V. 399. P. 125748. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.125748
  13. Ma Z., Li B., Peng J., Gao D. // Pharmaceutics. 2022. V. 14 (2). P. 434. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14020434
  14. Liu Y., Yang G., Hui Y. et al. // Small. 2022. V. 18 (36). https://doi.org/10.1002/smll.202106580
  15. Huang K.S., Yang C.H., Wang Y.C. et al. // Pharmaceutics. 2019. V. 11 (5). P. 212. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics11050212
  16. Huang Y., Liu C., Feng Q. et al. // Nanoscale Horizons. 2023. V. 8 (12). P. 1610. https://doi.org/10.1039/D3NH00217A
  17. Hao N., Nie Y., Zhang J.X.J. // Biomater. Sci. 2019. V. 7 (6). P. 2218. https://doi.org/10.1039/C9BM00238C
  18. Svenskaya Y., Pallaeva T. // Pharmaceutics. 2023. V. 15 (11). P. 2574. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15112574
  19. Maleki Dizaj S., Sharifi S., Ahmadian E. et al. // Expert Opin. Drug Deliv. 2019. V. 16 (4). P. 331. https://doi.org/10.1080/17425247.2019.1587408
  20. Zhao P., Tian Y., You J. et al. // Bioengineering. 2022. V. 9 (11). P. 691. https://doi.org/10.3390/bioengineering9110691
  21. Westrøm S., Bønsdorff T.B., Bruland Ø.S., Larsen R.H. // Transl. Oncol. 2018. V. 11 (2). P. 259. https://doi.org/10.1016/j.tranon.2017.12.011
  22. Li R.G., Lindland K., Bønsdorff T.B. et al. // Materials (Basel). 2021. V. 14 (23). P. 7130. https://doi.org/10.3390/ma14237130
  23. Feoktistova N., Rose J., Prokopović V.Z. et al. // Langmuir. 2016. V. 32 (17). P. 4229. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.6b00717
  24. Svenskaya Y.I., Lengert E.V., Tarakanchikova Y.V. et al. // J. Mater. Chem. B. 2023. V. 11 (17). P. 3860. https://doi.org/10.1039/D2TB02779H
  25. Ferreira A.M., Vikulina A.S., Volodkin D. // J. Control. Release. 2020. V. 328. P. 470. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2020.08.061
  26. Lengert E.V., Savkina A.A., Ermakov A.V. et al. // Mater. Sci. Eng. C. 2021. V. 126. P. 112144. https://doi.org/10.1016/j.msec.2021.112144
  27. Kiryukhin M.V., Lim S.H., Lau H.H. et al. // J. Colloid Interface Sci. 2021. V. 594. P. 362. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.03.059
  28. Vikulina A.S., Feoktistova N.A., Balabushevich N.G. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2018. V. 20 (13). P. 8822. https://doi.org/10.1039/C7CP07836F
  29. Jenjob R., Phakkeeree T., Crespy D. // Biomater. Sci. 2020. V. 8 (10). P. 2756. https://doi.org/10.1039/C9BM01872G
  30. De Geest B.G., De Koker S., Sukhorukov G.B. et al. // Soft Matter. 2009. V. 5 (2). P. 282. https://doi.org/10.1039/B808262F
  31. Garcia L., Kerns G., O’Reilley K. et al. // Micromachines. 2021. V. 13 (1). P. 28. https://doi.org/10.3390/mi13010028
  32. Ermakov A.V., Chapek S.V., Lengert E.V. et al. // Micromachines. 2023. V. 15 (1). P. 16. https://doi.org/10.3390/mi15010016
  33. Shapovalov V.V., Chapek S.V., Tereshchenko A.A. et al. // Micro Nano Eng. 2023. V. 20. P. 100224. https://doi.org/10.1016/j.mne.2023.100224
  34. Sukhorukov G.B., Volodkin D.V., Günther A.M. et al. // J. Mater. Chem. 2004. V. 14 (14). P. 2073. https://doi.org/10.1039/B402617A
  35. Yashina A., Meldrum F., DeMello A. // Biomicrofluidics. 2012. V. 6 (2). P. 022001. https://doi.org/10.1063/1.3683162
  36. Witt H., Yandrapalli N., Sari M. et al. // Langmuir. 2020. V. 36 (44). P. 13244. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.0c02175
  37. Tan P., Li H., Wang J., Gopinath S.C.B. // Biotechnol. Appl. Biochem. 2020. P. bab.2045. https://doi.org/10.1002/bab.2045
  38. Horne J., De Bleye C., Lebrun P. et al. // J. Pharm. Biomed. Anal. 2023. V. 233. P. 115475. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2023.115475
  39. Marchenko I., Borodina T., Trushina D. et al.// J. Microencapsul. 2018. V. 35 (7–8). P. 657. https://doi.org/10.1080/02652048.2019.1571642
  40. Feigin L.A., Svergun D.I. Structure Analysis by Small-Angle X-Ray and Neutron Scattering / Ed. Taylor G.W. NY: Springer, 1987. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-6624-0
  41. Bukreeva T.V., Marchenko I.V., Parakhonskiy B.V., Grigor’ev Y.V. // Colloid J. 2009. V. 71 (5). P. 596. https://doi.org/10.1134/S1061933X09050032
  42. Mikheev A.V., Pallaeva T.N., Burmistrov I.A. et al. // Cryst. Growth Des. 2023. V. 23 (1). P. 96. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.2c00796

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Топология микрофлюидного устройства (1 – вход транспортной фазы, 2 – реагент 1, 3 – реагент 2, 4 – зона реакции, 5 – камера хранения капель, 6 – выход, 7 – общий вид).

Скачать (140KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Микрофотография плоскости микрофлюидного чипа при формировании капель CaCl2/Na2CO3 в касторовом масле с добавлением 0.1 М AgNO3 и избыточного количества NH4OH с последующей промывкой 5%-ной глюкозой (C6H12O6).

Скачать (362KB)
Метаданные
4. Рис. 3. СЭМ-изображения частиц CaCO3, синтезированных в объемной фазе с использованием этиленгликоля (а), и гибридных частиц CaCO3@Ag, синтезированных капельным методом с использованием микрофлюидного устройства, в стандартном режиме (б) и в сочетании с режимом рассеяния обратных электронов (в).

Скачать (200KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Результаты ДРС по распределению частиц CaCO3, синтезированных в объемной фазе с использованием этиленгликоля, и гибридных частиц CaCO3@Ag, синтезированных капельным методом с использованием микрофлюидного устройства.

Скачать (65KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Экспериментальные кривые МУРР (а) и функции распределений Dv(r) (б) для CaCO3, синтезированного в объемной фазе и внутри микрофлюидного чипа при формировании НЧ Ag.

Скачать (112KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Антибактериальная активность частиц гибридного ватерита CaCO3@Ag по стандартному методу минимальной ингибирующей концентрации (а) и модифицированному методу: б – контроль, в – частицы в концентрации 10 частиц на клетку; а также жизнеспособность бактериальных клеток в зависимости от количества гибридных частиц CaCO3@Ag, добавленных в культуральную среду (г).

Скачать (318KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024