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

Обложка

Цитировать

Полный текст

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 необходимости использования 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.

Об авторах

Маргарита Олеговна Тонкушина

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина

к.х.н., старший научный сотрудник отдела химического материаловедения НИИ физики и прикладной математики

Илья Дмитриевич Гагарин

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина

к.х.н., младший научный сотрудник отдела химического материаловедения НИИ физики и прикладной математики

Бара Тахсин Мохаммад Анис Шарадгах

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина

аспирант 2 года обучения кафедры медицинской биохимии и биофизики

Виталий Романович Гаврилюк

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина

студент 4 курса департамент фундаментальной и прикладной физики

Константин Андреевич Пиунов

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина

студент 4 курса департамент фундаментальной и прикладной физики

Александр Александрович Остроушко

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: alexander.ostroushko@urfu.ru
д.х.н., профессор, заведующий отделом химического материаловедения НИИ физики и прикладной математики

Список литературы

  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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

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».