Исследование транспортных свойств гидроксиапатита и его кремнийзамещенных производных
Е.А. Богданова1,2, Т.Г. Хонина3, Н.А. Сабирзянов1
1 ФГБУН «Институт химии твердого тела УрО РАН»
2 АО «Гиредмет»
3 ФГБУН «Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского УрО РАН»
DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.767
Оригинальная статья
Аннотация: В статье обсуждается возможность практического применения гидроксиапатита и кремнийзамещенного гидроксиапатита в качестве компонентов лекарственных средств, фармацевтических композиций и биоматериалов, применение которых основано на трансдермальном пути доставки действующего вещества. С использованием современных физико-химических методов анализа оценены площадь удельной поверхности, степень дисперсности и транспортные свойства (трансмукозная проницаемость) гидроксиапатита и кремнийзаамещенного гидроксиапатита. Особое внимание уделено совместному использованию исследуемых веществ и глицеролатов кремния в качестве проводника, обладающего выраженными транскутанными,пенетрирующими свойствами, способствующему накоплению в биологических мембранах (кожа, слизистая и пр.) применяемых местно лекарственных средств без нарушения ее структуры. Показано, что транспортные свойства, обуславливающие эффективность действия, зависят от физико-химических характеристик пенетрируемых веществ. Диффузионный перенос и возможностьосуществления контроля происходящих процессов могут быть использованы для оптимального конструирования лекарственных препаратов для адресной доставки через кожу и слизистые оболочки.
Ключевые слова: гидроксиапатит, кремнийзамещенный гидроксиапатит, глицеролаты кремния, транмукозная проницаемость
- Богданова Екатерина Анатольевна – к.х.н., старший научный сотрудник лаборатории химии гетерогенных процессов, ФГБУН «Институт химии твердого тела УрО РАН», ведущий научный сотрудник лаборатории электрохимических устройств для водородной энергетики АО «Гиредмет»
- Хонина Татьяна Григорьевна – д.х.н., ведущий научный сотрудник лаборатории органических материалов, ФГБУН «Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского УрО РАН»
- Сабирзянов Наиль Аделевич – д.т.н., главный научный сотрудник, заведующий лабораторией химии гетерогенных процессов, ФГБУН «Институт химии твердого тела УрО РАН»
Ссылка на статью:
Богданова, Е.А. Исследование транспортных свойств гидроксиапатита и его кремнийзамещенных производных / Е.А. Богданова, Т.Г. Хонина, Н.А. Сабирзянов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2024. — Вып. 16. — С. 767-778. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.767.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Баринов, С.М. Биокерамика на основе фосфатов кальция / С.М. Баринов, В.С. Комлев. – М.: Наука, 2006. – 204 с.
2. Dorozhkin, S.V. Calcium orthophosphates / S.V. Dorozhkin // Journal of Materials Science. – 2007. – V. 42. – I. 4. – P. 1061-1095. DOI: 10.1007/s10853-006-1467-8.
3. Palmer, L.C. Biomimetic systems for hydroxyapatite mineralization inspired by bone and enamel / L.C. Palmer, C.J. Newcomb, S.R. Kaltz, E.D. Spoerke, S.I. Stupp // Chemical Review. – 2008. – V. – 108. – I. 11. – P. 4754-4783. DOI: 10.1021/cr8004422.
4. Mondal, S. Recent progress on fabrication and drug delivery applications of nanostructured hydroxyapatite / S. Mondal, S.V. Dorozhkin, U. Pal // WIREs Nanomed Nanobiotechnol. – 2018. – V. 10. – I. 4. – Art. № e1504. – 32 p. DOI: 10.1002/wnan.1504.
5. Mondal, S. Hydroxyapatite: A journey from biomaterials to advanced functional materials / S. Mondal, S. Park, J. Choi et al. //Advances in Colloid and Interface Science. – 2023. – V. 321. – Art. № 103013. – 27 p. DOI: 10.1016/j.cis.2023.103013.
6. Collins, M.N. Scaffold fabrication technologies and structure/function properties in bone tissue engineering / M.N. Collins, G. Ren, K. Young et al. // Advanced Functional Materials. – 2021. – V. 31. – I. 2. – Art. № 2010609. – 22 p. DOI: 10.1002/adfm.202010609.
7. Jurak, M. What affects the biocompatibility of polymers? / M. Jurak, A.E. Wiącek, A. Ładniak, K. Przykaza, K. Szafran // Advances in Colloid and Interface Science. – 2021. – V. 294. – Art. №102451. – 25 p. DOI: 10.1016/j.cis.2021.102451.
8. Civantos, A. Titanium coatings and surface modifications: toward clinically useful bioactive implants / A. Civantos, E. Martínez-Campos, V. Ramos et al. // ACS Biomaterials Science & Engineering. – 2017. – V. 3. – I. 7. – P. 1245-1261. DOI: 10.1021/acsbiomaterials.6b00604.
9. Chen, F.-M. Advancing biomaterials of human origin for tissue engineering / F.-M. Chen, X. Liu // Progress in Polymer Science. – 2016. – V. 53. – P. 86-168. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2015.02.004.
10. Jain, P. Advances in 3D bioprinting of tissues/organs for regenerative medicine and in-vitro models / P. Jain, H. Kathuria, N. Dubey // Biomaterials. – 2022. – V. 287. – Art. № 121639. – 52 p. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2022.121639.
11. Mondal, S. Nanostructured hollow hydroxyapatite fabrication by carbon templating for enhanced drug delivery and biomedical applications // S. Mondal, G. Hoang, P. Manivasagan, H. Kim, J. Oh // Ceramics International. – 2019. – V. 45. – I. 14. – P. 17081-17093. DOI: 10.1016/j.ceramint.2019.05.260.
12. Vallet-Regí, M. Bioceramics: from bone regeneration to cancer nanomedicine / M. Vallet-Regí, E. Ruiz-Hernández // Advanced Materials. – 2011. – V. 23. – I. 44. – P. 5177-5218. DOI: 10.1002/adma.201101586.
13. Song, Q. An oral drug delivery system with programmed drug release and imaging properties for orthotopic colon cancer therapy / Q. Song, J. Jia, X. Niu et al. // Nanoscale. – 2019. – V. 11. – I. 34. – P. 15958-15970. DOI: 10.1039/c9nr03802g.
14. Shan, X. Emerging prodrug-engineered nanomedicines for synergistic chemo-phototherapy / X. Shan, Z. Zhao, C. Wang et al. // Chemical Engineering Journal. – 2022. – V. 442. – Part 1. – Art. № 136383. – 17 p. DOI: 10.1016/j.cej.2022.136383.
15. Victor, S.P. Neodymium doped hydroxyapatite theranostic nanoplatforms for colon specific drug delivery applications / S.P. Victor, W. Paul, V. Vineeth et al. // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. – 2016. – V. 145. – P. 539-547. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2016.05.067.
16. Shi, P. Active targeting schemes for nano-drug delivery systems in osteosarcoma therapeutics / P. Shi, Z. Cheng, K. Zhao et al. // Journal of Nanobiotechnology. – 2023. – V. 21. – Art. № 103. – 27 p. DOI: 10.1186/s12951-023-01826-1.
17. Sun, W. Biodegradable drug-loaded hydroxyapatite nanotherapeutic agent for targeted drug release in tumors / W. Sun, J. Fan, S. Wang et al. // ACS Applied Materials & Interfaces. – 2018. – V. 10. – I. 9. – P. 7832-7840. DOI:/10.1021/acsami.7b19281.
18. Zhang, S. A novel strategy for tumor therapy: targeted, PAA-functionalized nano-hydroxyapatite nanomedicine / S. Zhang, X. Ma, D. Sha et al. // Journal of Materials Chemistry B. – 2020. – V. 8. – I. 41. – P. 9589-9600. DOI: 10.1039/d0tb01603a.
19. Kargozar, S. Hydroxyapatite nanoparticles for improved cancer theranostics / S. Kargozar, S. Mollazadeh, F. Kermani, T.J. Webster, S. Nazarnezhad, S. Hamzehlou, F. Baino // Journal of Functional Biomaterials – 2022. – V. 13. – I. 3. – Art. №100. – 27 p. DOI: 10.3390/jfb13030100.
20. Пат. 2255939 Российская Федерация, МПК C07F 7/04, A61K 47/30, A61P 31/04. Глицераты кремния, обладающие транскутанной проводимостью медикаментозных средств, и глицерогидрогели на их основе / Хонина Т.Г., Ларионов Л.П., Русинов Г.Л., Суворов А.Л., Чупахин О.Н.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органического синтеза УрО РАН. – №2003124688/04; заявл. 07.08.2003; опубл.10.07.05, Бюл. № 19. – 13 с.
21. Khonina, T.G. Silicon-hydroxyapatite‒glycerohydrogel as a promising biomaterial for dental applications / T.G. Khonina, O.N. Chupakhin, E.Y. Nikitina et al. // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. – 2020. – V. 189. – Art. № 110851. – 8 p. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2020.110851.
22. Пат. 2406693 Российская Федерация, МПК C01B25/32. Способ получения суспензии гидроксиапатита / Сабирзянов Н.А., Богданова Е.А., Хонина Т.Г.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела УрО РАН. – № 2008140563/15; заявл. 13.10.08; опубл. 20.12.10, Бюл. № 35. – 5 с.
23. Пат. 2104924 Российская Федерация, МПК C01B25/32. Способ получения гидроксиапатита / Яценко С.П., Сабирзянов Н.А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела УрО РАН. – № 96120482/25; заявл. 07.10.1996; опубл. 20.02.1998, Бюл. № 2. – 6 с.
24. Богданова, Е.А. Физико-химические свойства биоактивных композиционных материалов на основе фосфатов кальция и кремнийорганических соединений: дис. … канд. хим. наук: 02.00.04: защищена 31.11.12: утв. 24.03.13, Богданова Екатерина Анатольевна. – Екатеринбург: Институт химии твердого тела УрО РАН, 2012. – 130 с.
25. Богданова, Е.А. Исследование реологических свойств гидроксиапатита и фторапатита, находящихся в коллоидном состоянии / Е.А. Богданова, В.М. Скачков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С. 525-534. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.525.
26. Пат. 2314107 Российская Федерация, МПК A61K 33/06, A61K 47/34, A61P 17/02, A61P 19/00. Способ получения ранозаживляющего и остеопластического средства / Сабирзянов Н.А., Ларионов Л.П., Яценко С.П.. Бояковская Т.Г.; заявитель и патентообладатель Институт химии твердого тела УрО РАН. – № 2005131410/15; заявл. 10.10.05; опубл. 10.01.08, Бюл. № 1. – 5 с.
27. Пат. 2296556 Российская Федерация, МПК A61K 6/033. Средство для лечения воспалительных заболеваний пародонта / Сабирзянов Н.А., Хонина Т.Г., Яценко С.П., Ронь Г.И., Чупахин О.Н.; заявитель и патентообладатель Институт химии твердого тела УрО РАН. – № 2005119112/15; заявл. 20.06.05; опубл. 10.04.07, Бюл. № 10. – 5 с.
28. Пат. 2558934 Российская Федерация, МПК A61K 8/24, A61K 8/25, A61K 8/29, A61K 8/99, A61Q 11/00, A61C 13/23. Средство для фиксации съемных зубных протезов / Мирсаев Т.Д., Жолудев С.Е., Чупахин О.Н., Бакуринских А.А., Хонина Т.Г., Иваненко М.В., Шадрина Е.В., Ларионов Л.П., Забокрицкий Н.А., Богданова Е.А., Сабирзянов Н.А.; заявители и патентообладатели УГМУ и Институт органического синтеза им.И.Я. Постовского УрО РАН. – № 2014119069/15; заявл. 12.05.14; опубл. 10.08.15, Бюл. № 22. – 10 с.