История изучения взаимодействия неорганических наночастиц и биополимеров
Зарегистрируйся в два клика и получи неограниченный доступ к материалам,а также
промокод
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Введение
Наночастицы представляют большой научный интерес, поскольку они являются мостом между объемными материалами и атомными или молекулярными структурами. Объемный материал должен обладать постоянными физическими свойствами независимо от его размера, но при наноразмерных свойствах часто наблюдаются зависящие от размера свойства. Биополимеры как обязательный компонент любой живой клетки привлекают внимание исследователей разных отраслей науки. К биополимерам относятся различные классы соединений, в т.ч. белковой (белки), углеводной (полисахариды), фенольной (меланины, таннины, гуминовые и фульвокислоты) и смешанной природы (липополисахариды, гликопротеиды и др.). Развивающимися направлениями являются синтез и исследование биополимерных нанокомпозитов. На их основе создаются разнообразные новые функциональные материалы для фотоники, катализаторы, препараты для биотехнологии, медицинской и фармацевтической промышленности. В таких материалах реализуется взаимовыгодное действие компонентов. С одной стороны, полимеры выступают в качестве стабилизаторов наночастиц, их формы и устойчивости во времени. С другой стороны, включение наночастиц в биополимеры приводит к образованию материалов с принципиально новыми качественными функциональными свойствами. При создании биополимерных нанокомпозитов для целевого применения необходимо стабилизировать наночастицы. Золотые нано частицы (AuNPs) и других металлов стали перспективными агентами для доставки лекарств, терапии и диагностики из-за их уникальных физико-химических свойств, включая поверхностный плазмонный резонанс, оптические свойства и возможность разрешать модификацию поверхности для дальнейшего использования в биомедицинских приложениях. Различные биополимеры, такие как хитозан, полипептиды, белки, полисахариды используются для стабилизации наночастиц золота. Эти биополимеры обладают водорастворимостью, биосовместимостью, биоразлагаемостью и нетоксичностью. Кроме того, биополимеры обладают уникальной биологической активностью, в том числе противомикробной, противоопухолевой, и противовирусной. Хитозан, в частности, подходит для конъюгатов полимер-лекарственное средство из-за его доступности для связывания с первичными аминогруппами и гидроксильными группами. Также, для стабилизации неорганических наночастиц используется пептиды, полилактиды, белки и другие биополимеры.
Характеристики наноматериалов
Наночастицы характеризуются такими физическими свойствами, как размер, форма, свойства поверхности, кристалличность и дисперсность. а. Размер Этот параметр может быть измерен в широком диапазоне для различных типов наноматериалов. Другие физические ...
Открыть главуНаночастицы золота, стабилизированные хитозаном для доставки лекарств
В последние годы значительно увеличилось число исследований, посвященных получению и изучению свойств наночастиц серебра и золота. Золотые наночастицы (AuNP) являются популярным выбором для использования в медицинских и биомедицинских исследовательск...
Открыть главуТканевая инженерия
Регенеративная медицина в настоящее время признана как развивающаяся область нано-медицины с многообещающими возможностями для полного излечения тканей, поврежденных болезнями, травмами или врожденными проблемами. В этой области тканевая инженерия на...
Открыть главуТепловая абляция мягких и твердых биологических тканей
Один из методов лечения онкологических заболеваний - тепловая абляции мягких и твердых биологических тканей плазменными наночастицами, нагретыми короткими и ультракороткими лазерными импульсами. Цель плазмонной лазерной нанохирургии / наноабляции зак...
Открыть главуКонтрастные средства для магнитнорезонансной томографии;
Мультимодальная визуализация, а именно способность отображать один и тот же объект более чем одним способом визуализации, является быстро растущей областью исследований. Ярким примером с точки зрения аппаратного обеспечения является использование ПЭТ...
Открыть главуРоль наночастиц в заживлении ран
Заживление ран представляет собой сложный процесс, для которого требуются различные сбалансированные микроэлементы, антиоксиданты, матричные металлопротеины, такие как белок-хемо-аттрактант, белок макрофагов, факторы роста и т. д. Дефицит меди, цинка...
Открыть главуЗаключение
Изучено взаимодействие неорганических наночастиц и биополимеров. Было продемонстрировано, что разработка лекарств путем применения наночастиц, предварительно функционализированных биополимерами стабилизирует систему и оптимизирует процесс. Хитозан за счет поверхностного потенциала стабилизирует наночастицы и растворы долго остаются стабильными. Различные популяции наночастиц были синтезированы на покрытых биополимерами, такими как полисахариды, полипептиды, белки (коллаген) пластинах для их стабилизации и биосовместимости. Было оценено влияние наночастиц на сокращение фибробластов. Введении наночастиц резко увеличили скорость заживления ран. Наночастицы увеличивали усвоение кальция фибробластами in vitro и вызывали контрактуру заполненной фибробластами коллагеновой решетки. . Биокомпозиты из неорганических наночастиц и рекомбинантных белковых биополимеров могут быть специально разработаны для обеспечения многофункциональности, включая способность к самоорганизации, направленную биологическую активность. Эти характеристики делают рекомбинантные белки особенно полезными для приготовления широкого спектра функциональных материалов для регенеративной медицины и технических применений.
Список литературы
European Commission 2011a. COMMISSION RECOMMENDATION of 18 October 2011 on the definition of nanomaterial (2011/696/EU). Off J Eur Union. 275:38–40 International Organization for Standardization. 2010. Nanotechnologies – Vocabulary - Part 1: Core terms (ISO/TS 80004-1:2010). Technical specification of the Technical Committee ISO/TC 229 ‘Nanotechnologies’. National Research Council et al. A research strategy for environmental, health, and safety aspects of engineered nanomaterials. – National Academies Press, 2012.−P.12. Hagendorfer H. et al. Size-fractionated characterization and quantification of nanoparticle release rates from a consumer spray product containing engineered nanoparticles //Journal of nanoparticle research. – 2010. – Т. 12. – №. 7. – С. 2481-2494. Brunauer S., Emmett P. H., Teller E. Adsorption of gases in multimolecular layers //Journal of the American chemical society. – 1938. – Т. 60. – №. 2. – С. 309-319. Talapin D. V., Shevchenko E. V. Introduction: nanoparticle chemistry. – 2016.−P.6 Mohanty A. K., Misra M., Drzal L. T. Natural fibers, biopolymers, and biocomposites. – CRC press, 2005. Stupp S. I., Braun P. V. Molecular manipulation of microstructures: biomaterials, ceramics, and semiconductors //Science. – 1997. – Т. 277. – №. 5330. – С. 1242-1248. Boyles M. S. P. et al. Chitosan functionalisation of gold nanoparticles encourages particle uptake and induces cytotoxicity and pro-inflammatory conditions in phagocytic cells, as well as enhancing particle interactions with serum components //Journal of nanobiotechnology. – 2015. – Т. 13. – №. 1. – С. 84. Yang N., Li W. H. Preparation of gold nanoparticles using chitosan oligosaccharide as a reducing and capping reagent and their in vitro cytotoxic effect on Human fibroblasts cells //Materials Letters. – 2015. – Т. 138. – С. 154-157. Adlim A., Bakar M. A. Preparation of chitosan-gold nanoparticles: Part 2. The role of chitosan //Indonesian Journal of Chemistry. – 2008. – Т. 8. – №. 3. – С. 320-326. Peng L. H. et al. Integration of antimicrobial peptides with gold nanoparticles as unique non-viral vectors for gene delivery to mesenchymal stem cells with antibacterial activity //Biomaterials. – 2016. – Т. 103. – С. 137-149. Pescina S. et al. Therapeutics and carriers: the dual role of proteins in nanoparticles for ocular delivery //Current topics in medicinal chemistry. – 2015. – Т. 15. – №. 4. – С. 369-385. Mucha I. et al. Thermal stability and decompositions kinetics under non-isothermal conditions of imatinib mesylate α form //Journal of pharmaceutical and biomedical analysis. – 2016. – Т. 129. – С. 9-14. Tang J. et al. Poly (lactic acid)-coated mesoporous silica nanosphere for controlled release of venlafaxine //Journal of colloid and interface science. – 2011. – Т. 360. – №. 2. – С. 488-496. Kim J. H. et al. The inhibition of retinal neovascularization by gold nanoparticles via suppression of VEGFR-2 activation //Biomaterials. – 2011. – Т. 32. – №. 7. – С. 1865-1871. Bazzaz B. S. F. et al. Preparation, characterization and antimicrobial study of a hydrogel (soft contact lens) material impregnated with silver nanoparticles //Contact Lens and Anterior Eye. – 2014. – Т. 37. – №. 3. – С. 149-152. Lachmapure M. et al. Efficacy of biogenic silver nanoparticles against clinical isolates of fungi causing mycotic keratitis in humans //IET Nanobiotechnology. – 2017. – Т. 11. – №. 7. – С. 809-814. Suhito I. R. et al. Effects of two-dimensional materials on human mesenchymal stem cell behaviors //Biochemical and biophysical research communications. – 2017. – Т. 493. – №. 1. – С. 578-584. Mehrabi A. et al. Electroconductive Scaffolds: A New Strategy in Cardiac Tissue Engineering //Pathobiology Research. – 2018. – Т. 21. – №. 2. – С. 107-111. Shevach M. et al. Gold nanoparticle-decellularized matrix hybrids for cardiac tissue engineering //Nano letters. – 2014. – Т. 14. – №. 10. – С. 5792-5796. Letfullin R. R., Rice C. E. W., George T. F. Theoretical study of bone cancer therapy by plasmonic nanoparticles //Therapeutic delivery. – 2011. – Т. 2. – №. 10. – С. 1259-1273. Xu S. et al. Uniform PEGylated PLGA microcapsules with embedded Fe3O4 nanoparticles for US/MR dual-modality imaging //ACS applied materials & interfaces. – 2015. – Т. 7. – №. 36. – С. 20460-20468. Kempen P. J. et al. Theranostic mesoporous silica nanoparticles biodegrade after pro-survival drug delivery and ultrasound/magnetic resonance imaging of stem cells //Theranostics. – 2015. – Т. 5. – №. 6. – С. 631. Kawai K. et al. Calcium-based nanoparticles accelerate skin wound healing //PloS one. – 2011. – Т. 6. – №. 11. – С. e27106. Mohammad G., Pandey H. P., Tripathib K. Diabetic wound healing and its angiogenesis with special reference to nanoparticles //Dig J Nanomater Bios. – 2008. – Т. 3. – С. 203-208. Marx D. E., Barillo D. J. Silver in medicine: the basic science //Burns. – 2014. – Т. 40. – С. S9-S18. Xiu Z. et al. Negligible particle-specific antibacterial activity of silver nanoparticles //Nano letters. – 2012. – Т. 12. – №. 8. – С. 4271-4275. Pannerselvam B. et al. An in vitro study on the burn wound healing activity of cotton fabrics incorporated with phytosynthesized silver nanoparticles in male Wistar albino rats //European Journal of Pharmaceutical Sciences. – 2017. – Т. 100. – С. 187-196. Abbasifar A. et al. Antibacterial activity of silver nanoparticles synthesized by using extracts of Hedera helix //Zahedan Journal of Research in Medical Sciences. – 2017. – Т. 19. – №. 1. Tjin M. S., Low P., Fong E. Recombinant elastomeric protein biopolymers: progress and prospects //Polymer journal. – 2014. – Т. 46. – №. 8. – С. 444. Rai M., Yadav A., Gade A. Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials //Biotechnology advances. – 2009. – Т. 27. – №. 1. – С. 76-83. Ghosh S. et al. Antidiabetic and antioxidant properties of copper nanoparticles synthesized by medicinal plant Dioscorea bulbifera //Journal of Nanomedicine & Nanotechnology. – 2015. – №. S6. – С. 1. Рахметова А. А. и др. Ранозаживляющие свойства наночастиц меди в зависимости от их физико-химических характеристик //Российские нанотехнологии. – 2010. – Т. 5. – №. 3-4. – С. 102-107. Păunica-Panea G. et al. New collagen-dextran-zinc oxide composites for wound dressing //Journal of Nanomaterials. – 2016. – Т. 2016. – С. 34. Chhabra H. et al. A nano zinc oxide doped electrospun scaffold improves wound healing in a rodent model //RSC Advances. – 2016. – Т. 6. – №. 2. – С. 1428-1439. Sankar R. et al. Wound healing activity of Origanum vulgare engineered titanium dioxide nanoparticles in Wistar Albino rats //Journal of Materials Science: Materials in Medicine. – 2014. – Т. 25. – №. 7. – С. 1701-1708. Archana D. et al. Chitosan-PVP-nano silver oxide wound dressing: in vitro and in vivo evaluation //International journal of biological macromolecules. – 2015. – Т. 73. – С. 49-57. Bui V., Park D., Lee Y. C. Chitosan combined with ZnO, TiO2 and Ag nanoparticles for antimicrobial wound healing applications: a mini review of the research trends //Polymers. – 2017. – Т. 9. – №. 1. – С. 21. Tjin M. S., Low P., Fong E. Recombinant elastomeric protein biopolymers: progress and prospects //Polymer journal. – 2014. – Т. 46. – №. 8. – С. 444. Anh T. T. H. et al. Elastin-based silver-binding proteins with antibacterial capabilities //Nanomedicine. – 2013. – Т. 8. – №. 4. – С. 567-575. Guo G. et al. Platinum and Palladium Nanotubes Based on Genetically Engineered Elastin–Mimetic Fusion Protein‐Fiber Templates: Synthesis and Application in Lithium‐O2 Batteries //Chemistry–An Asian Journal. – 2014. – Т. 9. – №. 9. – С. 2555-2559. Mohan C. O., Gunasekaran S., Ravishankar C. N. Chitosan-capped gold nanoparticles for indicating temperature abuse in frozen stored products //npj Science of Food. – 2019. – Т. 3. – №. 1. – С. 2. Wang Y. C. et al. Chitosan and gold nanoparticles-based thermal history indicators and frozen indicators for perishable and temperature-sensitive products //Food Control. – 2018. – Т. 85. – С. 186-193.
