ХІМІЯ, ФІЗИКА ТА ТЕХНОЛОГІЯ ПОВЕРХНІ

ISSN 2518-1238 (Online), ISSN 2079-1704 (Print)

Дане дослідження присвячене вивченню наносистеми, яка включала наночастинки золота у водному розчині сульфацетаміду натрію, з метою встановлення природи і ефективності їхньої взаємодії в залежності від концентрації і рН середовища. Сульфацетамід натрію становить інтерес в зв’язку з можливістю його використання в складі нових гідрогелевих матеріалів з інкорпорованими наночастинками золота для виготовлення офтальмологічних імплантів. Використано наночастинки золота середнього розміру 20 нм, одержані методом гідротермального синтезу. Дослідження цитотоксичності сульфацетаміду натрію на основі інтегрального показника індексу метаболічної активності клітин МА-104 дозволило встановити концентрації, які є базисом для пояснення імовірної токсичної дії матеріалів, імпрегнованих розчинами сульфацетаміду натрію. Індиферентною слід вважати концентрацію 0.1 % розчину сульфацетаміду натрію за умови 24 год контакту з клітинами і 0.05 % за умови 48 год контакту. Ефективність взаємодії сульфацетаміду натрію і наночастинок золота оцінювали методами UV-Vis спектроскопії, електрокінетичних вимірювань, сканувальної електронної мікроскопії. Спектральні дослідження суспензії наночастинок золота в розчинах сульфацетаміду натрію у діапазоні терапевтичних концентрацій 5÷30 % виявили немонотонний концентраційно-залежний вплив сульфаніламідного препарату на інтенсивність поглинання у видимому і ультрафіолетовому діапазонах. Встановлено розширення смуги поверхневого плазмоннного резонансу наночастинок золота в присутності зростаючих концентрацій сульфацетаміду і поява смуги поглинання в довгохвильовій області. Встановлено зміщення піків на УФ-спектрах після додавання наночастинок золота до сульфацетаміду натрію. Встановлено підвищення негативних значень електрокінетичного потенціалу наночастинок золота під впливом сульфацетаміду від –26.2 до –41.4 мВ. Одержані дані вказують на хімічну взаємодію між наночастинками золота і сульфацетамідом натрію в його розчинах, що дозволяє визначати умови застосування у складі композитних матеріалів біомедичного призначення для зменшення токсичності і швидкості вимивання.

1. Van Rijt S., Habibovic P. Enhancing regenerative approaches with nanoparticle. J. R. Soc. Interface. 2017. 14(129): 20170093. https://doi.org/10.1098/rsif.2017.0093

2. Ko W.C., Wang S.J., Hsiao C.Y., Hung C.T., Hsu Y.J., Chang D.C., Hung C.F. Pharmacological role of functionalized gold nanoparticles in disease applications. Molecules. 2022. 27(5): 1551. https://doi.org/10.3390/molecules27051551

3. Vial S., Reis R.L., Oliveira J.M. Recent advances using gold nanoparticles as a promising multimodal tool for tissue engineering and regenerative medicine. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2017. 21(2): 92. https://doi.org/10.1016/j.cossms.2016.03.006

4. Sereemaspun A., Hongpiticharoen P., Royanathanes R., Maneewattanapinyo P., Ekgasit S., Warisnoicharoen W. Inhibition of Cytochrome P450 Enzymes by metallic nanoparticles: a preliminary to nanogenomics. Int. J. Pharm. 2008. 4(6): 492. https://doi.org/10.3923/ijp.2008.492.495

5. Liu F., Wang L., Wang H., Yuan L., Li J., Brash J.L., Chen H. Modulating the activity of protein conjugated to gold nanoparticles by site-directed orientation and surface density of bound protein. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015. 7(6): 3717. https://doi.org/10.1021/am5084545

6. Rajakumari R., Tharayil A., Thomas S., Kalarikkal N. Hybrid Nanostructures for Biomedical Applications. In: Hybrid Phosphor Materials. Synthesis, Characterization and Applications. (Ed. IIUCNN, Mahatma Gandhi University, Kottayam, India, 2022). https://doi.org/10.1007/978-3-030-90506-4_12

7. Wekwejt M., Dziaduszewska M., Pałubicka A. The problem of infections associated with implants - an overview. European Journal of Medical Technologies. 2018. 4(21): 19.

8. Ovung A., Bhattacharyya J. Sulfonamide drugs: structure, antibacterial property, toxicity, and biophysical interactions. Biophys. Rev. 2021. 13(2): 259. https://doi.org/10.1007/s12551-021-00795-9

9. Azevedo-Barbosa H., Dias D.F., Franco L.L., Hawkes J.A., Carvalho D.T. From antibacterial to antitumour agents: a brief review on the chemical and medicinal aspects of sulfonamides. Mini-Rev. Med. Chem. 2020. 20(19): 2052. https://doi.org/10.2174/1389557520666200905125738

10. Ahmad l., Ahmad T., Usmanghani K. Sulfacetamide. In: Analytical profiles of drug substances and excipients. (Academic Press, Inc., 1994). https://doi.org/10.1016/S0099-5428(08)60610-3

11. da Silva G.R, Fialho S.L., Siqueira R.C., Jorge R., Cunha Júnior A.S. Implants as drug delivery devices for the treatment of eye diseases. Braz. J. Pharm. Sci. 2010. 46(3): 585. https://doi.org/10.1590/S1984-82502010000300024

12. Vislohuzova T., Rozhnova R., Galatenko N. Development and research of polyurethane foam composite materials with albucid. Am. J. Polym. Sci. Technol. 2021. 7(3): 38. https://doi.org/10.11648/j.ajpst.20210703.11

13. Samchenko Yu.M., Dybkova S.M., Maletskyy A.P., Kernosenko L.O., Gruzina T.G., Pasmurtseva N.O., Rieznichenko L.S., Poltoratska T.P., Liutko O.B., Vitrak K.V., Bigun N.M., Vorotytskyi P.V., Mamyshev I.Ie. Antimicrobial effects of hydrogel implants incorporating gold nanoparticles and albucide and developed for reconstructive surgery in the orbit and periorbital area. Journal of Ophthalmology. 2023. 5(514): 27. https://doi.org/10.31288/oftalmolzh202352733

14. Carnovale C., Bryant G., Shukla R., Bansal V. Identifying trends in gold nanoparticle toxicity and uptake: size, shape, capping ligand, and biological corona. ACS Omega. 2019. 4(1): 242. https://doi.org/10.1021/acsomega.8b03227

15. García-Torra V., Cano A., Espina M., Ettcheto M., Camins A., Barroso E., Vazquez-Carrera M., García M.L., Sánchez-López E., Souto E.B. State of the art on toxicological mechanisms of metal and metal oxide nanoparticles and strategies to reduce toxicological risks. Toxics. 2021. 9(8): 195. https://doi.org/10.3390/toxics9080195

16. Chiba K., Kawakami K., Tohyama K. Simultaneous evaluation of cell viability by neutral red, MTT and crystal violet staining assays of the same cells. Toxicol. in Vitro. 1998. 12(3): 251. https://doi.org/10.1016/S0887-2333(97)00107-0

17. Saotome K., Morita H., Umeda M. Cytotoxicity test with simplified crystal violet staining method using microtitre plates and its application to injection drugs. Toxicol. in Vitro. 1989. 3(4): 317. https://doi.org/10.1016/0887-2333(89)90039-8

18. Turkevich J., Hillier J., Stevenson P.C. A study of the nucleation and growth processes in the synthesis of colloidal gold. Discuss. Faraday Soc. 1951. 11: 55. https://doi.org/10.1039/df9511100055

19. Soldatkin O.O., Soldatkina O.V., Piliponskiy I.I., Rieznichenko L.S., Gruzina T.G., Dybkova S.M., Dzyadevych S.V., Soldatkin A.P. Application of gold nanoparticles for improvement of analytical characteristics of conductometric enzyme biosensors. Appl. Nanosci. 2022. 12: 995. https://doi.org/10.1007/s13204-021-01807-6

20. Dukhin S.S., Deriagin B.V. Electrophoresis. (Moscow: Nauka, 1976). [in Russian].

21. Galatenko N.A., Kuliesh D.V., Narazhaiko L.F., Zakashun T.Iu., Maletskyy A.P., Bigun N.M. Assessing in vitro cytotoxicity and pH of extracts of synthetic polymers made of cross-linked polyurethane composite with immobilized albucide. Journal of Ophthalmology. 2020. 4: 56. https://doi.org/10.31288/oftalmolzh202045661

22. Mohammadpour R., Safarian S., Sheibani N., Norouzi S., Razazan A. Death іnducing and сytoprotective autophagy in T-47D cells by two common antibacterial drugs: sulfathiazole and sulfacetamide. Cell Biol. Int. 2013. 37(4): 348. https://doi.org/10.1002/cbin.10047

23. Annur S., Santosa S.J., Aprilita H. pH dependence of size control in gold nanoparticles synthesized at room temperature. Orient. J. Chem. 2018. 34(5): 2305. https://doi.org/10.13005/ojc/340510

24. Rizak H.V. Course of lectures on pharmaceutical chemistry: for medical students by pharmacy specialty. Book 2. (Uzhhorod: FOP Sabov A.M., 2022). [in Ukrainian].

25. Ahmed S., Anwar N., Sheraz M.A., Ahmad I. Validation of a stability-indicating spectrometric method for the determination of sulfacetamide sodium in pure form and ophthalmic preparations. J. Pharm. Biol. Sci. 2017. 9: 26. https://doi.org/10.4103/jpbs.JPBS_184_16

26. Samchenko Yu.M., Pasmurtseva N.O., Ulberg Z.R. Application of UV spectroscopy to study the diffusion of drug compounds from medical hydrogels. Zurnal Hromatograficnogo tovaristva. 2010. 10(1-4): 21. [in Russian].

27. Buglak A.A., Kononov A.I. Comparative study of gold and silver interactions with amino acids and nucleobases. RSC Adv. 2020. 10: 34149. https://doi.org/10.1039/D0RA06486F

28. Perea C.G., Restrepo O.J. Use of amino acids for gold dissolution. Hydrometallurgy. 2018. 177: 79. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2018.03.002

29. Eksteen J.J., Oraby E.A. The leaching and adsorption of gold using low concentration amino acids and hydrogen peroxide: Effect of catalytic ions, sulfide minerals and amino acid type. Minerals Engineering. 2015. 70: 36. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2014.08.020

30. Clogston J.D., Patri A.K. Characterization of nanoparticles intended for drug delivery, methods in molecular biology. In: Zeta potential measurement. (Springer Science and Business Media LLC, 2011). https://doi.org/10.1007/978-1-60327-198-1_6