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
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.
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.
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
В экспериментах
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.
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.
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.