Написати автору Адсорбція цисплатину на поверхні магніточутливого нанокомпозиту Fe3O4/Al2O3/С
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp12.04.291
Анотація
Одним з найбільш широко використовуваних протипухлинних хіміотерапевтичних препаратів є «Цисплатин» (діюча речовина – цис-діамінодихлороплатина), побічними ефектами використання якого є кумулятивна ототоксична, нефротоксична та нейротоксична дія. Мінімізація небажаних ефектів без зниження терапевтичної дії цисплатину може бути досягнута з використанням носіїв ліків, зокрема магнетит-вуглецевих нанокомпозитів.
З цією метою синтезовано нанокомпозит Fe3O4/Al2O3/С з вуглецевою поверхнею, де прошарок оксиду алюмінію захищає магнетит при піролізі вуглеводнів. Синтезовані зразки охарактеризовані методами TEM, XRD, мас-спектрометрії, досліджено магнітні властивості та величину питомої поверхні. Встановлено, що використаний режим термообробки (T = 500 °С, середовище аргону) достатній для повної карбонізації сахарози та зберігає фазу магнетиту, що не призводить до погіршення магнітних характеристик. Результати ТЕМ-досліджень і магнітних вимірювань свідчать про формування нанокомпозиту Fe3O4/Al2O3/С типу ядро-оболонка.
Проведено адсорбцію цисплатину на поверхні НК Fe3O4/Al2O3/С; процес адсорбції вивчено в залежності від часу контакту, pH розчину і концентрації цисплатину. Експериментальні результати кінетичних досліджень проаналізовано на відповідність теоретичним моделям Бойда та Морриса-Вебера, моделям псевдоперщого і псевдодругого порядків. Моделі ізотерм Ленгмюра та Фрейндліха використано для аналізу процесів адсорбції. Лімітуючим фактором адсорбції є зовнішньодифузійні процеси масопереносу, що корелює з розрахованими параметрами моделі псевдопершого порядку (r2 = 0.985). Кореляція теоретичних та практично отриманих величин адсорбційної ємності вказує на можливість застосування моделі Фрейндліха для опису адсорбції цисплатину на поверхні Fe3O4/Al2O3/C.
Ключові слова
Повний текст:
Посилання
1. Kim E., Lee K., Huh Y.-M., Haam S. Magnetic nanocomplexes and the physiological challenges associated with their use for cancer imaging and therapy. J. Mater. Chem. B. 2013. 1: 729. https://doi.org/10.1039/C2TB00294A
2. Gorbyk P.P., Kusyak N.V., Petranovskaya A.L., Oranskaya E.I., Abramov N.V., Opanashchuk N.M. Synthesis and properties of magnetic nanostructures with carbonized surface. Him. Fiz. Tehnol. Poverhni. 2018. 9(2): 176. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/hftp09.02.176
3. Xu Y., Heberlein W.E., Mahmood M., Orza A.I., Karmakar A., Mustafa T., Biris A.R., Casciano D., Biris A.S. Progress in materials for thermal ablation of cancer cells. J. Mater. Chem. 2012. 22(38): 20128. https://doi.org/10.1039/c2jm32792a
4. Zhu M., Wang C., Menga D., Diao G. In situ synthesis of silver nanostructures on magnetic Fe3O4@C core-shell nanocomposites and their application in catalytic reduction reactions. J. Mater. Chem. A. 2013. 1(6): 2118. https://doi.org/10.1039/C2TA00669C
5. Wan L., Yan D., Xu X., Li J., Lu T., Gao Y., Yao Y., Pan L. Self-assembled 3D flower-like Fe3O4/C architecture with superior lithium ion storage performance. J. Mater. Chem. A. 2018. 6(48): 24940. https://doi.org/10.1039/C8TA06482B
6. Gorbyk P.P. Nanocomposites with functions of medico-biological nanorobots: synthesis, properties, application. Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies. 2013. 11(2): 323. [in Ukrainian].
7. Shpak A.P., Gorbyk P.P. Nanomaterials and Supramolecular Structures. (Springer, Dordrecht, 2010). https://doi.org/10.1007/978-90-481-2309-4
8. Patent UA 99211. Gorbyk P.P., Petranovska A.L., Turelyk M.P., Turanska S.P., Vasylieva O.A., Chekhun V.F., Luk'yanova N.Yu., Shpak A.P., Korduban O.M. Nanocapsule with nanorobot functions. 2012.
9. Gorbyk P.P., Lerman L.B., Petranovska A.L., Turanska S.P. Magnetosensitive Nanocomposites with Functions of Medico-Biological Nanorobots: Synthesis and Properties. In: Advances in Semiconductor Research: Physics of Nanosystems, Spintronics and Technological Applications. (New York: Nova Science Publishers, 2014).
10. Gorbyk P.P., Lerman L.B., Petranovska A.L., Turanska S.P., Pylypchuk I.V. Magnetosensitive Nanocomposites with Hierarchical Nanoarchitecture as Biomedical Nanorobots: Synthesis, Properties, and Application. In: Fabrication and Self-Assembly of Nanobiomaterials, Applications of Nanobiomaterials. (Elsevier, 2016). https://doi.org/10.1016/B978-0-323-41533-0.00010-6
11. Abramov M.V., Kusyak A.P., Kaminskiy O.M., Turanska S.P., Petranovska A.L., Kusyak N.V., Gorbyk P.P. Magnetosensitive Nanocomposites Based on Cisplatin and Doxorubicin for Application in Oncology. In: Horizons in World Physics. V. 293. (New York, Nova Science Publisher, 2017). P. 1-56.
12. Petranovska A.L., Abramov N.V., Turanska S.P., Gorbyk P.P., Kaminskiy A.N., Kusyak N.V. Adsorption of cis-dichlorodiammineplatinum by nanostructures based on single-domain magnetite. J. Nanostruct. Chem. 2015. 5: 275. https://doi.org/10.1007/s40097-015-0159-9
13. Abramov M.V., Petranovska A.L., Kusyak N.V., Kusyak A.P., Opanashchuk N.M., Turanska S.P., Gorbyk P.P., Luk'yanova N.Yu., Chekhun V.F. Synthesis and properties of magnetosensitive nanocomposites and ferrofluids based on magnetite, gemcitabine and HER2 antibody. Funct. Mater. 2020. 27(2): 283.
14. Abramov N.V., Turanska S.P., Kusyak A.P., Petranovska A.L., Gorbyk P.P. Synthesis and properties of magnetite/hydroxyapatite/doxorubicin nanocomposites and magnetic fluids based on them. J. Nanostruct. Chem. 2016. 6: 223. https://doi.org/10.1007/s40097-016-0196-z
15. Gorbyk P.P. Biomedical nanocomposites with nanorobot functions: state of research, development, and prospects of practical introduction. Him. Fiz. Tehnol. Poverhni. 2020. 11(1): 128. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/hftp11.01.128
16. Zhang R., Olin H. Carbon nanomaterials as drug carriers: Real time drug release investigation. Mater. Sci. Eng. C. 2012. 32(5): 1247. https://doi.org/10.1016/j.msec.2012.03.016
17. Selwood P. Magnetochemistry. (Moscow: Publishing house of foreign. Lit., 1958).
18. Petranovskaya A.L., Usov D.G., Abramov M.V, Demchenko Yu.O., Corduban O.M. Modification of the surface of nanocrystalline magnetite with aluminum isopropoxide. Chemistry, Physics and Surface Technology. 2007. 13: 310.
19. Kulik T., Palianytsia B., Larsson M. Catalytic Pyrolysis of Aliphatic Carboxylic Acids into Symmetric Ketones over Ceria-Based Catalysts: Kinetics, Isotope Effect and Mechanism. Catalysts. 2020. 10(179): 1. https://doi.org/10.3390/catal10020179
20. Kulyk K., Zettergren H., Gatchell M., Alexander J.D., Larsson M., Borysenko M., Palianytsia B., Kulik T. Dimethylsilanone Generation from Pyrolysis of Polysiloxanes Filled with Nanosized Silica and Ceria/Silica. ChemPlusChem. 2016. 81(9): 1003. https://doi.org/10.1002/cplu.201600229
21. Dasari S., Tchounwou B.P. Cisplatin in cancer therapy: Molecular mechanisms of action. Eur. J. Pharmacol. 2014. 740: 364. https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2014.07.025
22. De Biasi A.R., Villena-Vargas J., Adusumilli P.S. Cisplatin-Induced Antitumor Immunomodulation: A Review of Preclinical and Clinical Evidence. Clin. Cancer Res. 2014. 20(21): 5384. https://doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-14-1298
23. Skvortsov A.N. Efficient method of analysis of optical spectra from kinetic studies. Cytology. 2009. 51(3): 229. [in Russian].
24. Boyd G.E., Adamson A.W., Myers L.S. The exchange adsorption of ions from aqueous solution by organic zeolites. II. Kinetics. J. Am. Chem. Soc. 1947. 69(11): 2836. https://doi.org/10.1021/ja01203a066
25. Gupta V.K., Ali I. Removal of DDD and DDE from wastewater using bagasse fly ash, a sugar industry waste. Water Res. 2001. 35(1): 33. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(00)00232-3
26. Ho Y.S., Ng J.C.Y., McKay G. Kinetics of pollutant sorption by biosorbents: review. Sep. Purif. Methods. 2000. 29(2): 189. https://doi.org/10.1081/SPM-100100009
27. Douven S., Paez C.A., Gommes C.J. The range of validity of sorption kinetic models. J. Colloid Interface Sci. 2015. 448: 437. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2015.02.053
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp12.04.291
Copyright (©) 2021 P. P. Gorbyk, A. L. Petranovska, N. V. Kusyak, N. M. Korniichuk, A. P. Kusyak, O. I. Oranska, T. V. Kulyk, B. B. Palianytsia, O. A. Dudarko
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.