Дослідження кополімеру декстран-полі(N-ізопропілакриламіду) як потенційного температурозалежного наноносія для фотосенсибілізаторів з різними властивостями
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe65.7.638Ключові слова:
poly-N-isopropylacrylamide, conformational transition, photosensitizerАнотація
Останнiми роками термочутливий полiмер Декстран-полi(N-iзопропiлакриламiд) (ПNIПАМ), конформацiйний перехiд якого знаходиться в iнтервалi фiзiологiчних температур, обговорюється як новiтня система доставки лiкiв. Фотосенсибiлiзатор Хлорин е6 (Се6) використовується для фотодинамiчної протиракової терапiї. У цiй роботi було проведено порiвняльне дослiдження iнкапсуляцiї Се6 та його похiдного Диметилового ефiру Хлорину е6 (ДМЕ Се6) у водорозчинний зiркоподiбний кополiмер на основi ПNIПАМу для запобiгання процесу агрегацiї фотосенсибiлiзатора у водному середовищi. Дослiджено та обговорено фотофiзичнi властивостi комплексiв кополiмер/фотосенсибiлiзатор в залежностi вiд температури в областi конформацiйного переходу полiмерної матрицi. Було показано, що Ce6 при низьких температурах слабо взаємодiє з полiмерною фазою. В результатi властивостi поглинання та флуоресценцiї Ce6 у водних та полiмерних розчинах практично однаковi. Характеристики флуоресценцiї Ce6 в кополiмерному розчинi при нагрiваннi залишаються незмiнними, що свiдчить про вiдсутнiсть у цього сенсибiлiзатора можливостi зв’язуватися в основнiй масi полiмерної фази. На пiдставi даних флуоресценцiї при температурi, вищiй за нижню критичну температуру розчинення (НКТР) полiмеру всi молекули ДМЕ Ce6 зв’язанi з полiмерною матрицею. Утворенi комплекси досить стiйкi. За наявностi сироваткових бiлкiв молекули фотосенсибiлiзатора тривалий час залишаються зв’язаними з полiмером. При температурi нижче НКТР ДМЕ Ce6 не зв’язується полiмером. Крiм того, охолодження розчину комплексiв ДМЕ Ce6/полiмер призводить до швидкої дисоцiацiї молекул фотосенсибiлiзатора з подальшою агрегацiєю або зв’язуванням з бiологiчними структурами у водному середовищi. Отриманi результати показали, що можливiсть використання полiмеру ПNIПAM в якостi термочутливого наноносiя дуже залежить вiд властивостей завантаженого препарату.
Посилання
S. Chen, H. Zhonh, B. Gu et al. Thermosensitive phase behavior and drug release of in situ N-isopropylacrylamide copolymer. Mater Sci. Eng. C., Mater. Biol. Appl. 32, 2199 (2012). https://doi.org/10.1016/j.msec.2012.05.052
J. Meid, F. Dierkes, J. Cui et al. Mechanical properties of temperature sensitive microgel/polyacrylamide composite hydrogels-from soft to hard fillers. Soft Matter 8, 4254 (2012). https://doi.org/10.1039/c2sm06868k
H.L. Bernice., A. Bismarck, M.B. Chan-Park. High internal phase emulsion templating with self-emulsifying and termoresponsive hitosan-graft-PNIPAM-graft-oligoproline. Biomacromolecules 5, 1777 (2014). https://doi.org/10.1021/bm500172u
Li-li Zhang, He Jia-song, Jun Zhang, Zhi-Hua Gan. Synthesis and characterization of temperature-sensitive cellulosegraft-poly (N-isopropylacrylamide)copolymers. Chinese J. Polymer Sci. 33, 1640 (2015). https://doi.org/10.1007/s10118-015-1703-2
I. Bischofberger, V. Trappe. New aspects in the phase behavior of poly-N-isopropyl acrylamide: systematic temperature dependent shrinking of PNIPAM assemblies well beyong the LCST. Sci. Rep. 5, 15520 (2015). https://doi.org/10.1038/srep15520
Rashmi R. Kokardekar, Vaibhav K. Shah, Hardik R. Mody. PNIPAM poly(N-isopropylacrylamide): A thermaresponsive "Smart" polymer in novel drug delivery systems. Int. J. Medical Update 7 (2), 60 (2012).
L.H.В. Lima, Y. Morales, T.В. Cabral. Poly-N-isopropylacrylamide (PNIPAM): A reversible bioadhesive for sclerotomy closure. Int. J. Retina and Vitreous 2, 23 (2016). https://doi.org/10.1186/s40942-016-0048-5
Kenji Kubota, Kenzi Hamano, Nobuhiro Kuwahara et al. Characterization of poly(N-isopropylmethacrylamide) in water. Polymer J. 22, 1051 (1990). https://doi.org/10.1295/polymj.22.1051
V. Chumachenko, N. Kutsevol, Yu. Harahuts et al. Starlike Dextran-graft-PNiPAM copolymers. Effect of internal molecular structure on the phase transition. J. Molecular Liquids 235, 77 (2017). https://doi.org/10.1016/j.molliq.2017.02.098
N. Kutsevol, A. Naumenko, V. Chumachenko et al. Aggregation processes in hybrid nanosystem polymer/nanosilver/cisplatin. Ukr. J. Phys. 63 (6), 513 (2018). https://doi.org/10.15407/ujpe63.6.513
G. Telegeev, N. Kutsevol, V. Chumachenko et al. Dextran-polyacrylamide as matrices for creation of anticancer nanocomposite. Int. J. Polymer Sci., Article ID 4929857 (2017). https://doi.org/10.1155/2017/4929857
H. Liang, Z. Zhou, R. Luo et al. Tumor-specific activated photodynamic therapy with an oxidation-regulated strategy for enhancing anti-tumor efficacy. Theranostics 8 (18), 5059 (2018). https://doi.org/10.7150/thno.28344
V.P. Zorin, I.I. Khludeev, T.E. Zorina. Study of tumoritropic capacity of chlorine-e6 and its derivatives on af mice with transplanted hepatoma-a. Eksperiment. Onkologiya 14 (3), 39 (1992).
Z.J. Zhou, J.B. Song, L.M. Nie, X.Y. Chen. Reactive oxygen species generating systems meeting challenges of photodynamic cancer therapy. Chem. Soc. Rev. 45 (23), 6597 (2016). https://doi.org/10.1039/C6CS00271D
V.P. Zorin, I.I. Khludeyev, I.S. Mikhalovsky et al. Kinetic characteristics of porphyrin distribution in the blood. Laser Use in Oncology II, Proc. SPIE 4059 (1999). https://doi.org/10.1117/12.375257
V.P. Zorin. Kinetics of the redistribution of porphyrins between the proteins of blood and membranes. J. Appl. Spectrosc. 66, 602 (1999). https://doi.org/10.1007/BF02675394
P. Kumari, S. Jain, B. Ghosh, V. Zorin, S. Biswas. Polylactide-based block copolymeric micelles loaded with chlorin e6 for photodynamic therapy: In vitro evaluation in mono-layer and 3D spheroid models. Molecular Pharmaceutics 14 (11), 3789 (2017). https://doi.org/10.1021/acs.molpharmaceut.7b00548
N.В. Kutsevol, A.В. Naumenko, Yu.В. Harahuts et al. New hybrid composites for photodynamic therapy: synthesis, characterization and biological study. Appl. Nanosci. 9, 881 (2019). https://doi.org/10.1007/s13204-018-0768-y
V.P. Zorin, I. Michalovsky, T.E. Zorina, I.I. Khludeyev. Distribution of chlorin-e6 derivatives in biological systems: investigation of pH-effect, photochemotherapy: Photodynamic therapy and other modalities. Proc. SPIE 2625 (1996). https://doi.org/10.1117/12.230981
A. Scotti, W. Liu, J.S. Hyatt et al. The CONTIN algorithm and its application to determine the size distribution of microgel suspensions, J. Chem. Phys. 142, 234905 (2015). https://doi.org/10.1063/1.4921686
O.A. Yeshchenko, A.P. Naumenko, N.V. Kutsevol et al. Anomalous inverse hysteresis of phase transition in thermosensitive dextran-graft-PNIPAM copolymer/Au nanoparticles hybrid nanosystem. J. Phys. Chem. C 122 (14), 8003 (2018). https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b01111
A. Halperin, M. Kr¸cger, F. ˚ Aoise, M. Winnik. Poly(N-isopropylacrylamide) phase diagrams: Fifty years of research. Angew. Chem. Int. Ed. 54, 5342 (2015). https://doi.org/10.1002/anie.201506663
H. Gattuso, A. Monariab, M. Marazzi. Photophysics of chlorin e6: from one- and twophoton absorption to fluorescence and phosphorescence. RSC Adv. 7, 10992 (2017).
https://doi.org/10.1039/C6RA28616J
R. Bachor, C.R. Shea, S.J. Belmonte, T. Hasan. Free and conjugated chlorin e6 in the photodynamic therapy of human bladder carcinoma cells. J. Urol. 146 (6), 1654-8 (1991). https://doi.org/10.1016/S0022-5347(17)38206-X
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
