Получение наноразмерных частиц альдегидсодержащих производных крахмала

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Методами прямого растворения, осаждения и самоорганизации получены наночастицы на основе альдегидсодержащих производных крахмала, основные размерные и структурные характеристики которых определены методами динамического светорассеяния и сканирующей электронной микроскопии. Введение альдегидных групп в состав нативного крахмала и гидроксиэтилкрахмала осуществляли путем окисления водным раствором периодата натрия при различных мольных соотношениях реагентов. Установлено, что средний диаметр наночастиц диальдегидкрахмала и диальдегидгидроксиэтилкрахмала, сформированных методом самоорганизации (70 до 100 нм), меньше средних размеров наночастиц, полученных методами прямого растворения и осаждения (190–250 нм), при этом коллоидная суспензия гидрофобизированных производных крахмала характеризуется более узким распределением наночастиц по размерам (<0.25). После лиофилизации полученные наночастицы хорошо диспергируются в воде, сохраняют стабильность в течение года. Сочетание физико-химических и медико-биологических свойств наночастиц из диальдегидкрахмала и диальдегидгидроксиэтилкрахмала определяет возможность использования их в качестве наноносителей лекарственных средств.

About the authors

N. V. Golub

Belarusian State University Research Institute of Physico-Chemical Problems

Email: natali.golub@gmail.com
220006, Belarus, Minsk, Leningradskaya St., 14

Y. I. Prystromova

Belarusian State University Research Institute of Physico-Chemical Problems

220006, Belarus, Minsk, Leningradskaya St., 14

R. I. Kosterova

Belarusian State University Research Institute of Physico-Chemical Problems

220006, Belarus, Minsk, Leningradskaya St., 14

V. A. Alinovskaya

Belarusian State University Research Institute of Physico-Chemical Problems

220006, Belarus, Minsk, Leningradskaya St., 14

A. A. Kuzich

Unitary Republican Enterprise 'UNITECHPROM BSU'

220045, Belarus, Minsk, Kurchatova St., 1

T. L. Yurkshovich

Belarusian State University Research Institute of Physico-Chemical Problems

220006, Belarus, Minsk, Leningradskaya St., 14

References

  1. Eloy J. O., Abriata J. P., Marchetti J. M. (Eds). Nanocarriers for drug delivery: Сoncepts and applications. Cham: Springer Nature Switzerland AG, 2021. 450 p. https://doi.org/10.1007:978-3-030-63389-9
  2. Бовина Е. М., Романов Б. К., Казаков А. С., Вельц Н. Ю., Журавлева Е. О., Букатина Т. М., Аляутдин Р. Н., Меркулов В. А. Наноразмерные лекарственные средства: особенности оценки безопасности // Безопасность и риск фармакотерапии. 2019. Т. 7. № 3. С.127–138. https://doi.org/10.30895/2312-7821-2019-7-3-127-138 [Bovina E. M., Romanov B. K., Kazakov A. S., Velts N. Yu., Zhuravleva E. O., Bukatina T. M., Alyautdin R. N., Merkulov V. A. Nanoscale therapeutic system: Safety assessment features // Safety and Risk of Pharmacotherapy. 2019. V. 7. N 3. P. 127–138. https://doi.org/10.30895/2312-7821-2019-7-3-127-138].
  3. Anselmo A. C., Mitragotri S. Nanoparticles in the clinic: An update // BioTM. 2019. V. 4. N 1. P. 1–16. https://doi.org/10.1002/btm2.10143
  4. Namiot E. D., Sokolov A. V., Chubarev V. N., Tarasov V. V., Schioth H. B. Nanoparticles in clinical trials: Analysis of clinical trials, FDA approvals and use for COVID-19 vaccines // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. N 1. ID 787. https://doi.org/10.3390/ijms24010787
  5. Wang H., Hu H., Yang H., Li Z. Hydroxyethyl starch based smart nanomedicine // RSC Advances. 2021. V. 11. P. 3226–3240. https://doi.org/10.1039/D0RA09663F
  6. Torres F. G., De-la-Torre G. E. Synthesis, characteristics, and applications of modified starch nanoparticles: A review // Int. J. Biol. Macromol. 2022. V. 194. P. 289–305. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.11.187
  7. Ahmed R., Gardouha B., Ahmed S. G., Srag El-D., Mostafa Y., Gada S. Formulation factors of starch-based nanosystems preparation and their pharmaceutical application // RPBS. 2021. V. 5. N 3. P. 28–39. https://doi.org/10.21608/rpbs.2020.51097.1080
  8. Qin Y., Liu C., Jiang S., Xiong L., Sun Q. Characterization of starch nanoparticles prepared by nanoprecipitation: Influence of amylose content and starch type // Ind. Crop. Prod. 2016. V. 87. P. 182–190. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.04.038
  9. Chandra K., Dutta S., Kolya H., Kang C. W. Structural aspect of hydroxyethyl-starch-anticancer-drug-conjugates as state-of-the-art drug carriers // Sci. Pharm. 2023. V. 91. N 3. ID 32. https://doi.org/10.3390/scipharm91030032
  10. Chong W. H., Chin S. F., Pang S. C., Kok K. Y. Synthesis and characterisation of piperine loaded starch nanoparticles // J. Phys. Sci. 2020. V. 31. N 1. P. 57–68. https://doi.org/10.21315/jps2020.31.1.4
  11. Chen Y., Hao Y., Ting K., Li Q., Gao Q. Preparation and emulsification properties of dialdehyde starch nanoparticles // Food Chem. 2019. V. 286. P. 467–74. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.01.188
  12. Иозеп А. А., Григорьев А. А., Лашкевич Н. В. Реакции декстранполиальдегида с гетероциклическими соединениями // ЖПХ. 1999. Т. 72. № 7. С. 1165–1168 [Iozep A.A., Suvorova O.B., Lebedko A.V., Passet B.V. Reactions of dextranpolyaldehyde with heterocyclic compounds // J. Appl. Chem. 1999. T. 72. N. 7. P. 1165–1168].
  13. Xiao S. Y., Liu X. M., Tong C. Y., Zhao L. C., Liu X. J., Zhou A. M., Cao Y. Dialdehyde starch nanoparticles as antitumor drug delivery system: An in vitro, in vivo and immunohistological evaluation // Chin. Sci. Bull. 2012. V. 57. N 24. P. 3226–3232. https://doi.org/10.1007/s11434-012-5342-5
  14. Bagheri S., Hassani S. M., Mahdizadeh S. J. Computational procedure for determining physicochemical properties of doxorubicin dialdehyde starch (DOX-DAS) and doxorubicin-dialdehyde starch nanoparticles (DOX-DASNP) // Int. J. Pharm. Pharm. Sci. 2012. V. 4. N 1. P. 640–642.
  15. Yu D. M., Xiao S. Y., Tong C. Y., Chen L., Liu X. M. Dialdehyde starch nanoparticles: Preparation and application in drug // Chin. Sci. Bull. 2007. V. 52. N 21. P. 2913–2918.
  16. Saari H., Fuentes C., Sjöö M., Rayner M., Wahlgren M. Production of starch nanoparticles by dissolution and non-solvent precipitation for use in food-grade Pickering emulsions // Carbohydr. Polym. 2017. V. 157. P. 558–566. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.10.003
  17. Bilati U., Allémann E., Doelker E. Development of a nanoprecipitation method intended for the entrapment of hydrophilic drugs into nanoparticles // Eur. J. Pharm. Sci. 2005. V. 24. N 1. P. 67–75. https://doi.org/10.1016/j.ejps.2004.09.011
  18. Wasiak I., Kulikowska A., Janczewska M., Michalak M., Cymerman I. A., Nagalski A., Kallinger P., Szymanski W. W., Ciach T. Dextran nanoparticle synthesis and properties // PLoS ONE. 2016. V. 11. N 1. ID e0146237. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0146237
  19. Yu J., Chang P. R., Ma X. The preparation and properties of dialdehyde starch and thermoplastic dialdehyde starch // Carbohydr. Polym. 2010. V. 79. N 2. P. 296–300. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2009.08.005
  20. Maia J., Evangelista M. B., Gil H., Ferreira L. Dextran-based materials for biomedical applications // Carbohydrates Applications in Medicine / Ed. M. H. Gil. 2014. P. 31–53.
  21. Mo X., Iwata H., Matsuda S., Ikada Y. Soft tissue adhesive composed of modified gelatin and polysaccharides // J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 2000. V. 11. N 4. P. 341–351. https://doi.org/10.1163/156856200743742
  22. Rodriguez-Loya J., Lerma M., Gardea-Torresdey J. L. Dynamic light scattering and its application to control nanoparticle aggregation in colloidal systems: A review // Micromachines (Basel). 2023. V. 15. N 1. ID 24. https://doi.org/10.3390/mi15010024
  23. Lee J., Park S., Roh H. G., Oh S., Kim S., Kim M., Kim D., Park J. Preparation and characterization of superabsorbent polymers based on starch aldehydes and carboxymethyl cellulose // Polymers. 2018. V. 10. N 6. ID 605. https://doi.org/10.3390/polym10060605
  24. Юркштович Т. Л., Голуб Н. В., Костерова Р. И., Пристромова Ю. И., Алиновская В. А. Наночастицы на основе альдегидсодержащих полисахаридов в качестве носителей биологически активных веществ // Свиридовские чтения. 2024. № 1. С. 140–142.
  25. Sana S., Boodhoo K., Zivkovic V. Production of starch nanoparticles through solvent-antisolvent precipitation in a spinning disc reactor // Green Process. Synth. 2019. V. 8. P. 507–515. https://doi.org/10.1515/gps-2019-0019
  26. Кузнецова Е. В., Кузнецов Н. М., Калинин К. Т., Лебедев-Степанов П. В., Новиков А. А., Чвалун С. Н. Роль комплексного подхода при определении размеров наночастиц в дисперсиях // Коллоид. журн. 2022. Т. 84. № 6. С. 740–751. https://doi.org/10.31857/S0023291222600389 [Kuznetsova E. V., Kuznetsov N. M., Kalinin K. T., Lebedev-Stepanov P. V., Novikov A. A., Chvalun S. N. The role of integrated approach in the determination of nanoparticle sizes in dispersions // Colloid J. 2022. V. 84. N 6. P. 704–714. https://doi.org/10.1134/S1061933X22600348].
  27. Monopoli M. P., Aberg C., Salvati A., Dawson K. A. Colloidal stability of polymeric nanoparticles in biological fluids // J. Nanopart. Res. 2012. V. 14. ID 920. https://doi.org/10.1007/s11051-012-0920-7
  28. Danaei M., Dehghankhold M., Ataei S., Hasanzadeh Davarani F., Javanmard R., Dokhani A., Khorasani S., Mozafari M. R. Impact of particle size and polydispersity index on the clinical applications of lipidic nanocarrier systems // Pharmaceutics. 2018. V. 10. N 2. 57. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics10020057
  29. Hebeish A., El-Rafie M. H., El-Sheikh M. A., El-Naggar M. E. Ultra-fine characteristics of starch nanoparticles prepared using native starch with and without surfactant // J. Inorg. Organomet. Polym. Mater. 2014. V. 24. P. 515–524. https://doi.org/10.1007/s10904-013-0004-x
  30. Koniuch N., Ilett M., Collins S. M., Hondow N., Brown A., Hughes L., Blade H. Structure of polymeric nanoparticles encapsulating a drug — pamoic acid ion pair by scanning transmission electron microscopy // Heliyon. 2023. V. 9. N 6. ID 16959. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e16959

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».