30 Янв

ИССЛЕДОВАНИЕ НАНОКАПСУЛ ПРИРОДНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ. НАНОКАПСУЛЫ УНАБИ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Унаби по латыни называется «зизифус», а в народе это растение зовётся «китайский финик».

Зизифус принадлежит к семейству крушиновых. Встречается в диком виде на большой территории от центрального Китая до Закавказья. А культивируется унаби ещё шире: во всех местностях, где только возможно его выращивание.

Мякоть плодов зизифуса обладает лекарственными свойствами. Содержащиеся в плодах вещества укрепляют сердечную мышцу, понижают кровяное давление и очень полезны для больных гипертонией. Сейчас плоды унаби применяют как мочегонное средство при почечнокаменной болезни и воспалении мочевого пузыря. Используют их и как тонизирующее средство. Плоды унаби включают в диету при болезнях печени, гипертонии (как понижающее давление и мочегонное средство), заболеваниях органов дыхания (отмечено, что они оказывают смягчающий эффект при бронхитах, трахеитах, заболеваниях горла). Отвар листьев и коры унаби применяется при легочных заболеваниях, а наружно — при кожных.

Очевидным путем повышения биодоступности является уменьшение частиц ингредиента до микро- и наноразмеров. На примере многих лекарственных веществ было показано, что уменьшение размеров частиц приводит к изменению биодоступности и эффективности [1].

Супрамолекулярная химия использует законы органической синтетической химии для получения супрамолекулярных ансамблей, координационной химии комплексов и физической химии для изучения взаимодействий компонентов, биохимии — рассмотрения функционирования супрамолекулярных ансамблей. К супрамолекулярным свойствам относятся самосборка и самоорганизация [2,3]. В супрамолекулярной химии для достижения контролируемой сборки молекулярных сегментов и спонтанной организации молекул в стабильной структуре используют нековалентные взаимодействия [4,5]. Самоорганизующиеся структуры можно имитировать как аспекты биологических систем: искусственные клетки мембран, ферментов, или каналы [6].

Исследование самоорганизации микрокапсул проводили следующим образом. Порошок инкапсулированного биополимером унаби растворяли в воде, каплю наносили на покровное стекло и выпаривали. Высушенная поверхность сканировали методом конфокальной микроскопии на микроспектрометре OmegaScope, производства AIST-NT (г. Зеленоград), совмещенном с конфокальным микроскопом. На этом же приборе получена микрофотография с самоорганизацией, которая представлена на рис.1-3.

Рис.1 — Конфокальное изображение фрактальной композиции из раствора микрокапсул унаби (0,5%) с увеличением: а) 505 раз, б) 620 раз, в) 930 раз, г) 1200 раз, д) 1770 раз, е) 2830 раз

Рис.2 — Конфокальное изображение фрактальной композиции из раствора микрокапсул унаби (0,25%) с увеличением: а) 505 раз, б) 620 раз, в) 930 раз, г) 1200 раз, д) 1770 раз, е) 2830 раз

Рис.3 — Конфокальное изображение фрактальной композиции из раствора микрокапсул унаби (0,125%) с увеличением: а) 505 раз, б) 620 раз, в) 930 раз, г) 1200 раз, д) 1770 раз, е) 2830 раз

Как видно из рис.1-3 образование нанокапсул происходит спонтанно за счет нековалентных взаимодествий и это говорит о том, что для них характерна самосборка. Представленные структуры являются упорядоченными, значит они обладают самоорганизацией. Следовательно, инкапсулированные полимерной оболочкой унаби обладают супрамолекулярными свойствами. Более того, вид и характер самоорганизации позволяет предположить, что данный характер существенно зависит от природы инкапсулированного биологически активного соединения. Что позволяет говорить о возможности идентификации биологически активных соединений в инкапсулированном виде.

Изучение инкапсулированных унаби в сильно разбавленных водных растворах проводилось с помощью метода NTA (метод анализа траектории наночастий).

В качестве объектов исследования были выбраны нанокапсулированные образцы унаби в оболочках каррагенан, ксантановая камедь и альгинат натрия, в соотношениях ядро:оболочка 1: 3.

Измерения  проводили  на  мультипараметрическом  анализаторе  наночастиц Nanosight LM0 производства Nanosight  Ltd  (Великобритания)  в  конфигурации HS-BF (высокочувствительная  видеокамера Andor  Luca,  полупроводниковый  лазер  с  длиной волны 405  нм  и  мощностью 45  мВт).  Прибор  основан  на  методе  анализа  траекторий наночастиц (Nanoparticle  Tracking  Analysis,  NTA),  описанном  в ASTM  E2834.

Оптимальным разведением для разведения было выбрано 1: 100. Для измерения были выбраны параметры прибора: Camera Level = 16, Detection Threshold = 10 (multi), Min Track Length:Auto, Min Expected Size: Auto.длительность  единичного  измерения 215s, использование шприцевого насоса.

На рисунках 6-8 представлены результаты измерения для нанокапсул унаби в различных оболочках.

Рис. 6. Распределение частиц по размерам в образце нанокапсул  унаби в каррагенане ( соотношение ядро:оболочка 1:3)

Статистические характеристики распределений приведены в табл. 1

Параметр Значение
Средний размер, нм 184
D10, нм 73
D50, нм 150
D90, нм 343
Коэффициент полидисперсности, (D90- D10)/D50 1.8
Общая концентрация частиц, ×1012 частиц/мл 0.62

Табл. 1.  Статистические  характеристики  частиц  в  образцах  нанокапсул  унаби в каррагенане ( соотношение ядро:оболочка 1:3)

Рис. 7. Распределение частиц по размерам в образце нанокапсул  унаби в альгинате натрия ( соотношение ядро:оболочка 1:3)

Статистические характеристики распределений приведены в табл. 2

Параметр Значение
Средний размер, нм 152
D10, нм 76
D50, нм 135
D90, нм 247
Коэффициент полидисперсности, (D90- D10)/D50 1,27
Общая концентрация частиц, ×1012 частиц/мл 1.50

Табл. 2.  Статистические  характеристики  частиц  в  образцах  нанокапсул  унаби в альгинате натрия ( соотношение ядро:оболочка 1:3)

Рис. 8. Распределение частиц по размерам в образце нанокапсул  унаби в ксантановой камеди ( соотношение ядро:оболочка 1:3)

Статистические характеристики распределений приведены в табл. 3

Параметр Значение
Средний размер, нм 340
D10, нм 96
D50, нм 189
D90, нм 890
Коэффициент полидисперсности, (D90- D10)/D50 4,2
Общая концентрация частиц, ×1012 частиц/мл 0,58

Табл. 3.  Статистические  характеристики  частиц  в  образцах  нанокапсул  унаби в ксантановой камеди ( соотношение ядро:оболочка 1:3)

Полученные данные доказывают наличие нанокапсул в растворах изучаемых образцов. Из рисунков видно, что размеры капсул практически не превышают порога в 1000 нм, а их основная масса лежит в пределах 50-300 нм. Так же можно отметить изменение размера наночастиц в зависимости от использованной оболочки.

Таким образом, данное исследование доказало образование нанокапсул унаби в биополимерах. При этом основной размер нанокапсул составляет 120-200 нм.

Полученные результаты могут использоваться для разработки новых препаратов медицинского назначения и в пищевой промышленности для создания продуктов функционального назначения.

Литература

  1. MathiowitzE, JacobJS, JongYS, CarinoGP, ChickeringDE, ChaturvediP, SantosCA, VijayaraghavanK, Montgomery S, Bassett M, Morrell C. Biologically erodable microspheres as potential oral drug delivery systems.//Nature, 1997 ;386(6623):410-414.
  2. Ф.В. Григорьев, А.Н. Романов, Д.Н. Лайков и др. Методы молекулярного моделирования супрамолекулярных комплексов: иерархический подход / Российские нанотехнологии. — 2010. — №5-6. — С. 47-53
  3. Зоркий П.М., Лубнина И.Е. Супрамолекулярная химия: возникновение, развитие, перспективы / Вестн. Моск. ун-та. — 1999. — №5. — С. 300-307
  4. Rohit K. Rana, Vinit S. Murty, Jie Yu Nanoparticle Self-Assebly of Hierarchicacally Ordered Microcapsule Structures / Advanced Materials. — 2005. — vol.17. — P. 1145-1150
  5. Ana Carina Mendes, Erkan Türker Baran, Claudia Nunes Palmitoylation of xanthan polysaccharide for self-assembly microcapsule formation and encapsulation of cells in physiological conditions /Journal of The Royal Society of Chemistry. — 2011.
  6. Hans-Peter Hentze, Eric W. Kaler Polymerization of and within self-organized media / Curent Opinion in Colloid and Interface Science. — 2003. — vol.8. — P. 164-178
    ИССЛЕДОВАНИЕ НАНОКАПСУЛ ПРИРОДНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ. НАНОКАПСУЛЫ УНАБИ
    Written by: Кролевец Александр Александрович, Богачев Илья Александрович, Жданова Оксана Валерьена
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 05/24/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.01.2015_01(10)
    Available in: Ebook