RU2625722C1 - Кремнийорганические ниосомы с бактерицидными и парамагнитными свойствами - Google Patents

Кремнийорганические ниосомы с бактерицидными и парамагнитными свойствами Download PDF

Info

Publication number
RU2625722C1
RU2625722C1 RU2016101621A RU2016101621A RU2625722C1 RU 2625722 C1 RU2625722 C1 RU 2625722C1 RU 2016101621 A RU2016101621 A RU 2016101621A RU 2016101621 A RU2016101621 A RU 2016101621A RU 2625722 C1 RU2625722 C1 RU 2625722C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
niosomes
silver
bactericidal
organosilicon
silicon
Prior art date
Application number
RU2016101621A
Other languages
English (en)
Inventor
Игорь Александрович Базиков
Александр Николаевич Мальцев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Клеточные технологии"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Клеточные технологии" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Клеточные технологии"
Priority to RU2016101621A priority Critical patent/RU2625722C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2625722C1 publication Critical patent/RU2625722C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

Изобретение относится к медицине и предназначено для создания новых методов доставки лекарственных веществ к очагам поражения с помощью модифицированных ниосом с антимикробными и парамагнитными свойствами. Заявленные кремнийорганические ниосомы размером 30-80 нанометров модифицированы атомами серебра в концентрации 100 мкМ и могут использоваться для инкапсулирования лекарственных веществ. Адсорбция восстановленного химическим способом серебра на поверхность ниосом проводится ультразвуковым воздействием. Функциональная группа оксида кремния в составе поверхностного слоя ниосом является хорошим адсорбентом для серебра. Исследование посеребренных ниосом дискодиффузионным методом показало их антимикробную активность к бактериям, выделенным с поверхности кожи. Изобретение улучшает характеристики кремнийорганических ниосом, придавая им анимикробную активность и адресность доставки лекарственных веществ. 2 ил.

Description

Изобретение относится к медицине, так как может быть использовано для доставки лекарственных средств к очагам поражения. Развитие биомедицинской науки и биотехнологий привело к созданию новых методов доставки лекарственных веществ. В частности, используется инкапсулирование лекарственных веществ в наноконтейнеры с модификацией поверхности магнитными наночастицами. Существенное отличие новых типов лекарственных форм состоит в возможности реализации на их основе технологий адресной доставки лекарств к определенным тканям, клеткам и внутриклеточным органеллам.
Известна методика инкапсулирования серебра в биоинертные матрицы с целью снижения возможного токсичного воздействия магнитной фазы, повышения ее физико-химической устойчивости и создания серебросодержащих лекарственных препаратов [Shahverdy AR, Fakhimi A, Minaian S. (2007) Nanovedicine-Nanotechnology biology and medicine 3(2) 168-171]. Однако эти матрицы с расположенными внутри серебросодержащими частицами не имеют возможности адресно доставлять лекарственные вещества.
Наиболее близким по назначению и совокупности существенных признаков является патент по использованию ниосом кремнийорганической природы для трансдермальной доставки лекарственных веществ (Патент на изобретение RUS 2539397 от 22.10.2014). Однако в этих системах доставки не использованы антимикробные и парамагнитные свойства атомов серебра.
Целью предлагаемого изобретения является создание кремнийорганических ниосом с бактерицидными и парамагнитными свойствами для адресной доставки лекарств.
По отношению к прототипу заявляемое изобретение отличает то, что применяется адсорбции атомов серебра на поверхность ниосом, имеющих размер до 100 нанометров. По отношению к прототипу заявляемое изобретение отличает то, что в отличие от интактных ниосом серебряные ниосомы обладают рядом преимуществ. В частности, серебряные ниосомы обладают бактерицидным действием. Известно, что серебро является не только хорошим обеззараживающим средством, но и жизненно необходимым элементом. Этот микроэлемент необходим для нормального функционирования всех органов и систем. В малых дозах атомы серебра улучшают физиологические показатели крови и благотворно влияют на протекание биохимических процессов в организме. При этом отмечается стимуляция кроветворных органов, увеличивается число лимфоцитов, моноцитов, эритроцитов, гемоглобина, а также замедляется СОЕ. Высокая биологическая активность серебра в организме связана с участием в синтезе ферментов, витаминов и гормонов [1].
Сущность изобретения
Предлагается использовать ниосомы кремнийорганической природы размером 30-80 нанометров, на поверхность которых адсорбировали атомы серебра. Восстанавливали атомы серебра из раствора нитрата серебра химическим способом. Для этого использовали медную посуду или медные стержни. Адсорбцию восстановленного серебра на ниосомы проводили ультразвуковым воздействием. Это позволило повысить сорбционную активность восстановленного серебра на оксид кремния в составе поверхностного слоя ниосом. Серебрение ниосом придало им высокую бактерицидную активность, на что указывала величина зоны задержки при изучении их чувствительности к бактериям, выделенным с поверхности кожи. Помимо этого, серебрение ниосом придало им парамагнитные свойства для адресной доставки лекарственных средств.
Осуществление изобретения
Для серебрения ниосом использовали 0,14 мМ раствор AgNO3. Серебро восстанавливали в реакции по формуле 1. Для этого реакцию восстановления проводили в химически чистой медной посуде. После образования на стенках медной чашки белого налета остатки жидкости сливали и добавляли суспензию ниосом. Сорбция серебра на ниосомы проходила при ультразвуковой обработке реакционной смеси. Режим озвучивания: частота - 20 кГц, мощность - 200 Вт, экспозиция - 10-15 минут.
Figure 00000001
Содержание серебра в ниосомах определяли атомно-адсорбционным методом на атомно-адсорбционном спектрофотометре (AAS, тип-1N, Германия).
Сорбционная способность ниосом рассчитывалась по формуле 2:
Figure 00000002
Где СС% - сорбционная способность ниосом, Ниос С Ag - концентрация серебра в ниосомах, Общ CAg - концентрация серебра, вносимого в реакционную смесь.
При использовании медной посуды в нейтральной среде (рН 7) в нашей реакции восстанавливается до 80% сорбированного ионного серебра до металла. Этот процесс длится 10-15 минут. Анализ сорбционной способности ниосом по формуле 2 показал, что около 80% участвовавшего в реакции серебра переходило в ниосомы. За счет этого мы можем визуализировать ниосомы при изучении их с помощью светового и электронного микроскопов (рис. 1).
Высокую сорбционную способность ниосом мы связываем с наличием функционально активных групп в молекуле диметикона. Ковалентные связи Si-O-Si в гидрофобной части молекулы полидиметилсилоксановой основы обладают большой эластичностью и реакционной способностью, что позволяет осаждать атомы серебра на поверхности ниосом. Ниосомы представляют собой гибрид кремния (диметикона) и углерода (полиэтиленгликоля). СН3 - (метальные) группы образуют «облако» вокруг атомов Si и создают условия для длительного взаимодействия Ag с ниосомами, что обеспечивает стабильность серебренных ниосом.
Длина связи Si-О длиннее связи С-С, поэтому молекулы ниосом эластичнее фосфолипидов, используемых при формировании липосом. В связи с этим, ниосомы образуются без значительных энергетических усилий. Высокая адсорбционная активность в отношении атомов серебра обеспечивается за счет длины и угла связи Si-OSi. Эта группа вращается и поэтому обладает большой эластичностью, что способствует взаимодействию серебра, находящегося на поверхности ниосом, с мембранами бактериальных клеток
Исследование бактерицидной активности посеребренных ниосом осуществляли дискодиффузионный методом (ДДМ) при изучении их чувствительности к бактериям, выделенным с поверхности кожи. Предварительно пропитывали бумажные диски посеребренными ниосомами. Затем их наносили на суспензию бактерий, выросших сплошным слоем на агаровой чашке Петри. При изучении антимикробной активности для большей достоверности получаемых результатов испытание с каждой культурой производили параллельно на трех чашках. Засеянные чашки оставляли при комнатной температуре на 1-2 часа, а затем на 16-18 часов помещали в термостат при 36±1°С вверх дном, чтобы избежать попадания конденсационной воды на поверхность посевов. Посеребренные ниосомы диффундировали в агар, формируя вокруг диска зону лизиса (угнетения роста) чувствительных к нему бактерий, четко выделяющуюся на фоне сплошного микробного роста. Величина зоны лизиса определяла степень чувствительности микроба к дискам, пропитанным посеребренными ниосомами. Измерение лизиса производили с помощью миллиметровой бумаги с точностью до 0,1 мм. Между степенью чувствительности микроба к дискам и размером диаметра зоны лизиса использовали следующие соотношения: менее 10 мм - слабая чувствительность; 10 мм - умеренная чувствительность; более 10 мм - высокая чувствительность.
Полученные цифровые величины диаметров зон задержки роста микроорганизмов обрабатывались общепринятыми статистическими методами: рассчитывали значения средней арифметической (X) и стандартного отклонения среднего (Sx). При оценке достоверности различий между сравниваемыми величинами применялся непараметрический критерий Манна-Уитни. Уровень достоверности различий принимался при Р≤0,05.
Серебрение ниосом придает им высокую бактерицидную активность, на что указывает величина зоны задержки (табл. 1, рис. 2). В нашем случае, зона задержки роста микроорганизмов ниосомами, содержащими 50 мкМ и 100 мкМ серебра, составила 16,9±0,5 и 17,1±0,2 мм соответственно, что свидетельствует о высокой бактерицидной активности посеребренных ниосом. Следует отметить, что бактерицидная активность серебра, адсорбированного на ниосомах, при снижении ее концентрации вдвое в нашем эксперименте практически не изменяется (табл. 1), что может в дальнейшем послужить для подбора оптимальной бактерицидной дозы и снижения побочных эффектов действия серебра на кожу и слизистые. Согласно литературным данным одним из механизмов бактерицидного действия серебра является его способность реагировать с клеточной мембраной бактерий, состоящей из особых бактериальных белков пептидогликанов - гетерополимеров N-ацетилглюкозамина и N-ацетил-мурамовой кислоты - обеспечивающих механическую прочность и структурно-функциональные свойства мембран бактерий и простейших. В этом процессе ионы серебра взаимодействуют с пептидогликанами, изменяя их структуру и способность транспортировать кислород О2 внутрь бактериальной клетки, что приводит к кислородному голоданию и последующей гибели микроорганизма [8].
Ранее нами было показано, что ниосомы способствуют пролонгированному эффекту применяемого лекарственного средства за счет постепенного высвобождения препарата, что позволяет длительно поддерживать высокую концентрацию лекарственных веществ в крови [5, 6].
На рис. 2 продемонстрирована пролонгированность действия посеребренных ниосом, связанная с электростатическим действием на клеточные стенки бактерий. Особенность задержки роста бактерий в виде двух зон соответствует литературным данным, согласно которым механизм действия серебра на бактериальную клетку приводит к потере ее жизнеспособности в результате взаимодействия электростатических сил, возникающих между обладающей отрицательным зарядом клеточной мембраной и положительно заряженными ионами серебра [8]. Модифицированная ниосома проявляет свою бактерицидную активность при взаимодействии серебра с функциональными группами Si-О-Si поверхностного слоя, приобретая частично положительный заряд, который приводит к антимикробному эффекту.
Литература
1. Вайнар А.И. (1960) Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека. М.: Наука, 236 с.
2. Shahverdy AR, Fakhimi A, Minaian S. (2007) Nanovedicine-Nanotechnology biology and medicine 3(2) 168-171.
3. Базиков И.А. Патент на изобретение RUS 2539396 от 29.08.2014.
4. Базиков И.А. Патент на изобретение RUS 2539397 от 22.10.2014.
5. Базиков И.А., Чекрыгина Е.В., Климанович И.В., Мальцев А.Н. (2015) Медицинский Вестник Северного Кавказа. Ставрополь, 10 (2) 163-166.
6. Базиков И.А., Омельянчук П.А., Хатков Э.М., Гукасян А.Л., Сеираниду З.А. (2012) Вестник Российской Академии Естественных наук, 1,81-83.
7. Базиков И.А., Климанович И.В., Пенькова Н.И., Магонов М.М., Авакова Т.А., Лысогора Л.В., Хатков Э.М., Сеираниду З.А., Гукасян А.Л., Деряженцева М.А., Калинкина Н.И., Базиков Ф.И. (2013) Медицинский вестник Северного Кавказа, 29 (3) 14-18.
8. Государственная фармакопея. (2007) XII (1) Научный центр экспертизы средств медицинского применения. М., 697 с.
9. Silvestry-Rodriguez N, Bright KR, Uhlmann DR, Gerba CP, (2007) Environmental Science and health 42(11) 67-84.
10. Rami Pedahzur, Ovadia Lev, Badri Fattal and Hillel I. Shuval (1995) Water Science and Technology, 31 (5) 123-129.
11. Благитко E.M., Бурмистров B.A., Колесников А.П., Михайлов Ю.И., Родионов П.П. (2004) Серебро в медицине, Наука-Центр, Новосибирск, 254 с.

Claims (1)

  1. Ниосомы кремнийорганической природы, отличающиеся тем, что поверхностный слой содержат атомы восстановленного серебра в концентрации 100 мкМ для придания антимикробных и парамагнитных свойств.
RU2016101621A 2016-01-19 2016-01-19 Кремнийорганические ниосомы с бактерицидными и парамагнитными свойствами RU2625722C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016101621A RU2625722C1 (ru) 2016-01-19 2016-01-19 Кремнийорганические ниосомы с бактерицидными и парамагнитными свойствами

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016101621A RU2625722C1 (ru) 2016-01-19 2016-01-19 Кремнийорганические ниосомы с бактерицидными и парамагнитными свойствами

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2625722C1 true RU2625722C1 (ru) 2017-07-18

Family

ID=59495596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016101621A RU2625722C1 (ru) 2016-01-19 2016-01-19 Кремнийорганические ниосомы с бактерицидными и парамагнитными свойствами

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2625722C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722745C1 (ru) * 2018-12-27 2020-06-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Способ получения наноконтейнеров для химиотерапевтических противоопухолевых препаратов
RU2862116C1 (ru) * 2025-04-16 2026-05-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации Способ лечения ожирения путем адресной доставки инкапсулированной формы янтарной кислоты в жировую ткань

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070003603A1 (en) * 2004-07-30 2007-01-04 Karandikar Bhalchandra M Antimicrobial silver compositions
RU2452470C1 (ru) * 2011-02-16 2012-06-10 Светлана Александровна Чубатова Композиция из взвеси липосом для профилактики и лечения воздушно-капельных инфекций, в частности туберкулеза (варианты), и способ ее аэрогенной доставки
RU2481101C2 (ru) * 2010-12-15 2013-05-10 Владимир Николаевич Иванов Фармацевтическая композиция, содержащая ферменты: лизоцим, пероксидазу, повиаргол и липосомы, для местного применения
RU2539397C2 (ru) * 2012-10-22 2015-01-20 Игорь Александрович Базиков Способ изготовления трансдермального пластыря, содержащего ниосомы на основе пэг-12 диметикона

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070003603A1 (en) * 2004-07-30 2007-01-04 Karandikar Bhalchandra M Antimicrobial silver compositions
RU2481101C2 (ru) * 2010-12-15 2013-05-10 Владимир Николаевич Иванов Фармацевтическая композиция, содержащая ферменты: лизоцим, пероксидазу, повиаргол и липосомы, для местного применения
RU2452470C1 (ru) * 2011-02-16 2012-06-10 Светлана Александровна Чубатова Композиция из взвеси липосом для профилактики и лечения воздушно-капельных инфекций, в частности туберкулеза (варианты), и способ ее аэрогенной доставки
RU2539397C2 (ru) * 2012-10-22 2015-01-20 Игорь Александрович Базиков Способ изготовления трансдермального пластыря, содержащего ниосомы на основе пэг-12 диметикона

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Dharashivkar SS et al. Niosomally encapsulated silver sulfadiazine gel for burn treatment. J Microencapsul. 2015;32(2):137-42. doi: 10.3109/02652048.2014.958202. Epub 2014 Sep 29. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722745C1 (ru) * 2018-12-27 2020-06-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Способ получения наноконтейнеров для химиотерапевтических противоопухолевых препаратов
RU2862116C1 (ru) * 2025-04-16 2026-05-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации Способ лечения ожирения путем адресной доставки инкапсулированной формы янтарной кислоты в жировую ткань

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ji et al. Enhanced eradication of bacterial/fungi biofilms by glucose oxidase-modified magnetic nanoparticles as a potential treatment for persistent endodontic infections
Nikolova et al. Metal oxide nanoparticles as biomedical materials
Zhong et al. Titanium surface priming with phase-transited lysozyme to establish a silver nanoparticle-loaded chitosan/hyaluronic acid antibacterial multilayer via layer-by-layer self-assembly
Asadi et al. Ciprofloxacin-loaded titanium nanotubes coated with chitosan: a promising formulation with sustained release and enhanced antibacterial properties
Cornice et al. NF-κB: governing macrophages in cancer
Xu et al. Preparation and evaluation of vancomycin-loaded N-trimethyl chitosan nanoparticles
Cicco et al. Biosilica from living diatoms: investigations on biocompatibility of bare and chemically modified Thalassiosira weissflogii silica shells
Abram et al. Handling (nano) silver as antimicrobial agent: therapeutic window, dissolution dynamics, detection methods and molecular interactions
CN109091679B (zh) 金纳米材料、其制备方法及应用
Radtke et al. “To be microbiocidal and not to be cytotoxic at the same time…”—silver nanoparticles and their main role on the surface of titanium alloy implants
Mutreja et al. Chemoselective coatings of GL13K antimicrobial peptides for dental implants
Schmid et al. Assessment of phagocytic and antimicrobial activity of human granulocytes
Tristán-López et al. Application of silver nanoparticles to improve the antibacterial activity of orthodontic adhesives: an in vitro study
Ivanova et al. Simultaneous ultrasound-assisted hybrid polyzwitterion/antimicrobial peptide nanoparticles synthesis and deposition on silicone urinary catheters for prevention of biofilm-associated infections
Du et al. Green synthesis of antimicrobial peptide-protected silver nanoclusters with regulated antibacterial behavior
Garaicoa et al. Antimicrobial prosthetic surfaces in the oral cavity—A perspective on creative approaches
Kang et al. Antibacterial activity and bioactivity of Zn-Doped TiO2 coating for implants
Wang et al. Phase-transformed lactoferrin/strontium-doped nanocoatings enhance antibacterial, anti-inflammatory and vascularised osteogenesis of titanium
Ajdnik et al. Functionalisation of silicone by drug-embedded chitosan nanoparticles for potential applications in otorhinolaryngology
Sedelnikova et al. Effect of the porosity, roughness, wettability, and charge of micro-arc coatings on the efficiency of doxorubicin delivery and suppression of cancer cells
CN101461965B (zh) 一种材料表面制备壳聚糖/蛋白质复合微图形的方法
Mejía-Manzano et al. Advances in material modification with smart functional polymers for combating biofilms in biomedical applications
Chen et al. Applications of graphene family nanomaterials in regenerative medicine: Recent advances, challenges, and future perspectives
US20200093964A1 (en) Medical implant with porous plasma polymer coating
Dorovskikh et al. Noble metals for modern implant materials: MOCVD of film structures and cytotoxical, antibacterial, and histological studies

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180120