Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году

Формирование гибридных носителей на основе альбумина и полиоксометаллата для адресной доставки лекарств

М.О. Тонкушина, И.Д. Гагарин, Б.Т. М. А.. Шарадгах, В.Р. Гаврилюк, К.А. Пиунов, А.А. Остроушко

ФГАОУ ВО «Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»

DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.1025

Оригинальная статья

Аннотация: Использование белков для создания средств адресной доставки лекарств в организме является перспективным подходом в медицине и имеет широкий спектр достоинств. Создание гибридных носителей для лекарств на основе белков и полиоксометаллатов имеет ряд дополнительных преимуществ. Полиоксометаллаты способны связываться как с белками, так и с молекулами некоторых лекарственных препаратов с получением водорастворимых продуктов без необходимостииспользования токсичных реагентов и органических растворителей. Регулирование условий получения позволяет управлять размером образующихся в растворе частиц. Постепенная деструкция полиоксометаллата {Mo72Fe30} при рН крови обеспечивает рН-зависимый механизм высвобождения препарата из структуры носителя. В рамках проведенных исследований нам удалось получить ассоциаты бычьего сывороточного альбумина с координационными комплексами {Mo72Fe30}-доксорубицин и {Mo72Fe30}-тетрациклин в водном растворе. Было показано снижение скорости высвобождения лекарственных препаратов в фосфатном буферном растворе с рН 7,4 (рН крови) из полученного материала по сравнению с системами, не содержащими альбумин. Полученные в рамках настоящего исследования данные проливают свет на закономерности формирования многокомпонентных супрамолекулярных систем, включающих полиоксометаллаты, белки и лекарственный препарат. Результаты свидетельствуют о возможности создания гибридных носителей для адресной доставки лекарств на основе полиоксометаллатов и альбумина с использованием нековалентного связывания.

Ключевые слова: {Mo72Fe30}, доксорубицин, тетрациклин, альбумин, адресная доставка лекарств, супрамолекулярные системы

  • Тонкушина Маргарита Олеговна – к.х.н., старший научный сотрудник отдела химического материаловедения НИИ физики и прикладной математики, ФГАОУ ВО «Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»
  • Гагарин Илья Дмитриевич – к.х.н., младший научный сотрудник отдела химического материаловедения НИИ физики и прикладной математики, ФГАОУ ВО «Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»
  • Шарадгах Бара Тахсин Мохаммад Анис – аспирант 2 года обучения кафедры медицинской биохимии и биофизики, ФГАОУ ВО «Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»
  • Гаврилюк Виталий Романович – студент 4 курса департамент фундаментальной и прикладной физики, ФГАОУ ВО «Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»
  • Пиунов Константин Андреевич – студент 4 курса департамент фундаментальной и прикладной физики, ФГАОУ ВО «Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»
  • Остроушко Александр Александрович – д.х.н., профессор, заведующий отделом химического материаловедения НИИ физики и прикладной математики, ФГАОУ ВО «Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Ссылка на статью:

Тонкушина, М.О. Формирование гибридных носителей на основе альбумина и полиоксометаллата для адресной доставки лекарств / М.О. Тонкушина, И.Д. Гагарин, Б.Т. М. А.. Шарадгах, В.Р. Гаврилюк, К.А. Пиунов, А.А. Остроушко // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2024. — Вып. 16. — С. 1025-1034. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.1025.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Yetisgin, A.A. Therapeutic nanoparticles and their targeted delivery applications / A.A. Yetisgin, S. Cetinel, M. Zuvin et al. // Molecules. – 2020. – V. 25. – I. 9. – Art. № 2193. – 31 p. DOI: 10.3390/molecules25092193.
2. Drug delivery systems: methods in molecular biology / ed. K. K. Jain. – New York: Humana New York, 2020. – XI, 316 p. DOI: 10.1007/978-1-4939-9798-5.
3. Korolev, D. The Combination of solid-state chemistry and medicinal chemistry as the basis for the synthesis of theranostics platforms / D. Korolev, V. Postnov, I. Aleksandrov, I. Murin // Biomolecules. – 2021. – V. 11. – I. 10. – Art. № 1544. 22 p. DOI: 10.3390/biom11101544.
4. Baki, A. Albumin-coated single-core iron oxide nanoparticles for enhanced molecular magnetic imaging (MRI/MPI) / A. Baki, A. Remmo, N. Löwa et al. // International Journal of Molecular Sciences. – 2021. – V. 22. – I. 12. – Art. № 6235. – 19 p. DOI: 10.3390/ijms22126235.
5. Kummitha, C.M. Albumin pre-coating enhances intracellular siRNA delivery of multifunctional amphiphile/siRNA nanoparticles / C.M. Kummitha, A.S. Malamas, Z.-R. Lu // International Journal of Nanomedicine. – 2012. – V. 7. – P. 5205-5214. DOI: 10.2147/IJN.S34288.
6. Mirshafiee, V. Impact of protein pre-coating on the protein corona composition and nanoparticle cellular uptake / V. Mirshafiee, R. Kim, S. Park et al. // Biomaterials. – 2016. – V. 75. – P. 295-304. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2015.10.019.
7. Peng, Q. Preformed albumin corona, a protective coating for nanoparticles based drug delivery system / Q. Peng, S. Zhang, Q. Yang et al. // Biomaterials. – 2013. – V. 34. – I. 33. – P. 8521-8530. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2013.07.102.
8. Hornok, V. Serum albumin nanoparticles: problems and prospects / V. Hornok // Polymers. – 2021. – V. 13. – I. 21. – Art. № 3759. – 11 p. DOI: 10.3390/polym13213759.
9. Bychkova, A.V. Study of protein coatings cross-linked via the free-radical mechanism on magnetic nanoparticles by the method of spectral and fluorescent probes / A.V. Bychkova, P.G. Pronkin, O.N. Sorokina et al. // Colloid Journal. – 2014. – V. 76. – I. 4. – P. 387-394. DOI: 10.1134/S1061933X14040036.
10. Michaelis, K. Covalent linkage of apolipoprotein e to albumin nanoparticles strongly enhances drug transport into the brain / K. Michaelis, M.M. Hoffmann, S. Dreis et al. // Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. – 2006. – V. 317. – I. 3. – P. 1246-1253. DOI: 10.1124/jpet.105.097139.
11. Yang, R. Preparation of folic acid-conjugated, doxorubicin-loaded, magnetic bovine serum albumin nanospheres and their antitumor effects in vitro and in vivo / R. Yang, Y. An, F. Miao et al. // International Journal of Nanomedicine. – 2014. – V. 9. – P. 4231-4243. DOI: 10.2147/IJN.S67210.
12. Spada, A. The uniqueness of albumin as a carrier in nanodrug delivery / A. Spada, J. Emami, J.A. Tuszynski, A. Lavasanifar // Molecular Pharmaceutics. – 2021. – V. 18. – I. 5. – P. 1862-1894. DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.1c00046.
13. Ostroushko, A.A. The physicochemical properties and influence on living organisms of nanocluster polyoxomolybdates as prospective bioinspired substances (based on materials from the plenary lecture) / A.A. Ostroushko, I.D. Gagarin, K.V. Grzhegorzhevskii et al. // Journal of Molecular Liquids. – 2020. – V. 301. – P. 110910-1-110910-12. DOI: 10.1016/j.molliq.2019.110910.
14. Grzhegorzhevskii, K. Association of Keplerate-type polyoxometalate {Mo72Fe30} with tetracycline: nature of binding sites and antimicrobial action / K. Grzhegorzhevskii, M. Tonkushina, P. Gushchin et al. // Inorganics. – 2022. – V. 11. – I. 1. – Art. № 9. – 12 p. DOI: 10.3390/inorganics11010009.
15. Tonkushina, M.O. The Electrostatic‐Mediated Formation of a Coordination Complex: the Trapping and Release of an Antitumor Drug with an Anthracycline Core from {Mo72Fe30}‐Based Ensembles / M.O. Tonkushina, K.V. Grzhegorzhevskii, A.A. Ermoshin et al. // ChemistrySelect. – 2022. – V. 7. – I. 45. – Art. № e202203684. – 8 p. DOI: 10.1002/slct.202203684.
16. Soria-Carrera, H. Polyoxometalate–peptide hybrid materials: from structure–property relationships to applications / H. Soria-Carrera, E. Atrián-Blasco, R. Martín-Rapún, S.G. Mitchell // Chemical Science. – 2023. – V. 14. – I. 1. – P. 10-28. DOI: 10.1039/D2SC05105B.
17. Bijelic, A. The use of polyoxometalates in protein crystallography – An attempt to widen a well-known bottleneck / A. Bijelic, A. Rompel // Coordination Chemistry Reviews. – 2015. – V. 299. – P. 22-38. DOI: 10.1016/j.ccr.2015.03.018.
18. Gil, A. Computational modelling of the interactions between polyoxometalates and biological systems / A. Gil, J.J. Carbó // Frontiers in Chemistry. – 2022. – V. 10. – Art. № 876630. – 7 p. DOI: 10.3389/fchem.2022.876630.
19. Тонкушина, M.O. Деструкция полиоксометаллата {Mo72Fe30} как транспортного агента в средах, моделирующих кровь, его стабилизация альбумином / M.O. Тонкушина, И.Д. Гагарин, O.В. Русских и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – C. 885-892. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.885.
20. Müller, A. Archimedean synthesis and magic numbers: «sizing» giant molybdenum-oxide-based molecular spheres of the Keplerate type / A. Müller, S. Sarkar, S.Q.N. Shah et al. // Angewandte Chemie International Edition. – 1999. – V. 38. – I. 21. – P. 3238-3241. DOI: 10.1002/(SICI)1521-3773(19991102)38:21<3238::AID-ANIE3238>3.0.CO;2-6.
21. Grzhegorzhevskii, K.V. Thermal destruction of giant polyoxometalate nanoclusters: A vibrational spectroscopy study / K.V. Grzhegorzhevskii, P.S. Zelenovskiy, O.V. Koryakova, A.A. Ostroushko // Inorganica Chimica Acta. – 2019. – V. 489. – P. 287-300. DOI: 10.1016/j.ica.2019.01.016.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒