logo

logo

Основные научные достижения

 

Полимерные микрокапсулы с управляем вскрытием под действием микроволн и локальным термоконтролем

Т.Н. Бородина, Т.В. Букреева, Д.Г. Юрина, Д.Б. Трушина, В.В. Артемов, А.В. Соковиков, Д.Н. Каримов, Е.В. Хайдуков

 С использованием метода послойной адсорбции полиэлектролитов разработаны полимерные капсулы, дистанционно разрушающиеся под действием микроволнового излучения за счет включения наноалмазов в состав оболочки [1, 2]. Для исследования термоэффекта созданы капсулы с полифункциональными многослойными оболочками, содержащими наноалмазы и апконвертирующие наночастицы (нанофосфоры) в полиэлектролитной матрице [2]. Наноалмазы усиливают локальный разогрев микрокапсул, в то время как апконвертирующие наночастицы выполняют роль люминесцентного термодатчика.

Микроволновое облучение приводит к нагреву полиэлектролитной оболочки капсулы и ее контролируемому разрушению с последующим высвобождением инкапсулируемого материала [1, 2]. Люминесценцию апконвертирующих наночастиц использовали для определения локальной температуры оболочки капсулы в наноразмерном диапазоне при СВЧ-обработке [2]. Предложенный новый подход, обеспечивающий контролируемое разрушение микрокапсул, может быть использован при разработке платформ тераностики различных заболеваний.

1. T. Borodina, D. Trushina, V. Artemov, T. Bukreeva, D. Shchukin. Modification of the polyelectrolyte capsule shell by nanodiamonds for remote microwave opening. // Materials Letters, 2019. V. 251. P. 81-84.
DOI: 10.1080/02652048.2019.1571642 (Q2)

2. T. Borodina, D. Yurina, A. Sokovikov, D. Karimov, T. Bukreeva, E. Khaydukov, D. Shchukin. A microwave-triggered opening of the multifunctional polyelectrolyte capsules with nanodiamonds in the shell composition. // Polymer, 2021. V. 212. P. 123299.
DOI: 10.1016/j.polymer.2020.123299 (Q1)

 

Схема разрушения оболочек нанокапсул вследствие нагрева наноалмазов (А).

Вид капсулы до микроволнового воздействия (В),

во время раскрытия (С) и после прекращения воздействия (D)

 

Схематическое изображение установки

для исследования термоэффекта (E) и изменение

локальной температуры в оболочке капсул

под воздействием СВЧ-излучения (F)

(НА – наноалмазы, НФ – нанофосфоры)

 

Биодеградируемые субмикрокапсулы для химиотерапии рака 

Д.Б. Трушина, Т.В. Букреева, Т.Н. Бородина

Разработаны многослойные биодеградируемые капсулы из комплекса полипептид/полисахарид средним диаметром 250 нм, которые имеют высокую степень загрузки низкомолекулярными химиотерапевтическими препаратами [1-3]. Используемая новая методика усадки биополимерных капсул под действием температуры заключается в создании условий для увеличения подвижности полимерных цепей в многослойной оболочке и рекомбинации электростатических связей заряженных групп. Применение термоусадки позволяет уменьшить размер капсул вдвое [1] и одновременно инкапсулировать молекулы доксорубицина за счет создания более плотной многослойной оболочки [2].

Как показали эксперименты in vitro, инкапсулированный таким способом доксорубицин не только сохраняет свою активность в отношении клеток рака аденокарциномы молочной железы MCF-7, но и эффективен для лекарственно-устойчивой линии MCF-7/ADR [2].

В экспериментах in vivo подтверждена эффективность сочетанной терапии с использованием инкапсулированных форм гемцитабина и клодроната. Показано, что доставка инкапсулированного клодроната позволяет блокировать функцию опухолеассоциированных макрофагов, что является перспективным подходом для лечения метастаз [3].

1. D.B. Trushina, T.V. Bukreeva, T.N. Borodina, D.D. Belova, S. Belyakov, M.N. Antipina. Heat-driven size reduction of biodegradable polyelectrolyte multilayer hollow capsules assembled on CaCO3 template. // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2018. V. 170. P. 312–321.
DOI: 10.1016/j.colsurfb.2018.06.033 (Q1)

2. D. Trushina, T. Bukreeva, A. Khovankina, R. Akasov, E. Markvicheva, T. Borodina Doxorubicin-loaded biodegradable capsules: temperature induced shrinking and study of cytotoxicity in vitro. // Journal of Molecular Liquids, 2019. V. 284. P 215–224.
DOI: 10.1016/j.molliq.2019.03.152 (Q1)

3. M.V. Novoselova, H.M. Loh, D.B. Trushina et al. Biodegradable Polymeric Multilayer Capsules for Therapy of Lung Cancer. // ACS Applied Materials & Interfaces, 2020. V. 5. P. 5610–5623.
DOI: 10.1021/acsami.9b21381 (Q1)