Biopolym. Cell. 2014; 30(4):314-320.
Біоорганічна хімія
Динаміка вилучення барвників з наноконтейнерів різного типу в модельних мембранах і живих клітинах
1Ткачова Т. М., 1Єфімова С. Л., 1Клочков В. К., 1Сорокін А. В., 1Малюкін Ю. В.
  1. Інститут сцинтиляційних материалів НАН України
    Пр. Леніна, 60, Харків, Україна, 61001

Abstract

Мета. Вивчення динаміки вилучення ліпофильного вмісту з наноконтейнерів різного типу, органічних молекулярних ансамблів і неорганічних наночастинок (НЧ) в експериментах in vitro. Методи. Двоканальний ратіометричний метод реєстрації інтенсивності флуоресценції із застосуванням безвипромінювального перенесення енергії електронного збудження, метод флуоресцентної спектроскопії і мікроспектроскопії. Результати. Вивільнення ліпофильных барвників з органічних (ліпосоми і міцели) і неорганічних (на основі НЧ GdYVO4:Eu3+ і CeO2) наноконтейнерів може бути описано кінетичною реакцією першого порядку як у модельних клітинних мембранах, так і в живих клітинах. Отримано константи швидкості вивільнення (K) і час напіввиведення (t1/2) барвників. Висновки. Наноконтейнери на основі НЧ GdYVO4:Eu3+ і CeO2 забезпечують швидше вивільнення ліпофильного вмісту в модельних клітинних мембранах порівняно з ліпосомами. Проте додавання негативно заряджених або ліпофильних компонент у систему знижує швидкість вивільнення барвників. Виявлено специфічність взаємодії НЧ GdYVO4:Eu3+ з гепатоцитами щурів.
Keywords: наноконтейнери, безвипромінювальне перенесення енергії, вивільнення барвника, модельні клітинні мембрани, живі клітини.

References

[1] Hunziker P. Nanomedicine: shaping the future of medicine. Eur J Nanomed. 2012;2(1):4.
[2] Bamrungsap S, Zhao Z, Chen T, Wang L, Li C, Fu T, Tan W. Nanotechnology in therapeutics: a focus on nanoparticles as a drug delivery system. Nanomedicine (Lond). 2012;7(8):1253-71.
[3] Parveen S, Misra R, Sahoo SK. Nanoparticles: a boon to drug delivery, therapeutics, diagnostics and imaging. Nanomedicine. 2012;8(2):147-66.
[4] Torchilin VP. Targeted pharmaceutical nanocarriers for cancer therapy and imaging. AAPS J. 2007;9(2):E128-47.
[5] Liu Y, Niu T-S, Zhang L, Yang J-S. Review on nano-drugs. Natural Science. 2010; 2(1); 41–8.
[6] Zhang L, Gu FX, Chan JM, Wang AZ, Langer RS, Farokhzad OC. Nanoparticles in medicine: therapeutic applications and developments. Clin Pharmacol Ther. 2008;83(5):761-9.
[7] Klochkov VK. Coagulation of luminescent colloid nGdVO4:Eu solutions with inorganic electrolytes. Functional Materials. 2009; 16(2):141–4.
[8] Tkacheva TN, Yefimova SL, Klochkov VK, Sorokin AV, Borovoy IA, Malyukin YuV. Spectroscopic study of inorganic nanopartic- les nGdYVO4:Eu3+ and organic carbocyanin dyes interactions in aqueous solutions. Biophysical Bulletin. 2012; 1: 12–9.
[9] Klochkov VK, Grigorova AV, Sedyh OO, Malyukin YuV. The influence of agglomeration of nanoparticles on their superoxide dismutase-mimetic activity. Colloids Surf A Physicochem Eng Asp. 2012; 409:176–82.
[10] Klochkov V, Kavok N, Grygorova G, Sedyh O, Malyukin Y. Size and shape influence of luminescent orthovanadate nanoparticles on their accumulation in nuclear compartments of rat hepatocytes. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2013;33(5):2708–12.
[11] Huang X, Brazel CS. On the importance and mechanisms of burst release in matrix-controlled drug delivery systems. J Control Release. 2001;73(2-3):121-36.
[12] Lakowicz JR. Principles of fluorescence spectroscopy. New York etc., Kluwer Acad. Plenum Publ., 1999; 698 p.
[13] Demchenko AP. The concept of ?-ratiometry in fluorescence sensing and imaging. J Fluoresc. 2010;20(5):1099-128.
[14] Yefimova SL, Lebed AS, Guralchuk GYa, Sorokin AV, Kurilchenko IYu, Kavok NS, Malyukin YuV. Nano-scale liposomal container with a «signal system» for substances delivering in living cells. Biopolym Cell. 2011; 27(1):47–52.
[15] Yefimova SL, Kurilchenko IYu., Tkacheva TN, Kavok NS, Todor IN, Lukianova NYu, Chekhun VF, Malyukin YuV. Microspectro- scopic study of liposome-to-cell interaction revealed by Forster resonance energy transfer. J Fluoresc. 2014; 24(2):403–9.
[16] Mui B, Chow L, Hope MJ. Extrusion technique to generate liposomes of defined size. Methods Enzymol. 2003;367:3-14.
[17] Wang SR, Renaud G, Infante J, Catala D, Infante R. Isolation of rat hepatocytes with EDTA and their metabolic functions in primary culture. In Vitro Cell Dev Biol. 1985;21(9):526-30.
[18] Chen H, Kim S, He W, Wang H, Low PS, Park K, Cheng JX. Fast release of lipophilic agents from circulating PEG-PDLLA micelles revealed by in vivo forster resonance energy transfer imaging. Langmuir. 2008;24(10):5213-7.
[19] Chen H, Kim S, Li L, Wang S, Park K, Cheng JX. Release of hydrophobic molecules from polymer micelles into cell membranes revealed by Forster resonance energy transfer imaging. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008;105(18):6596-601.
[20] Lu J, Owen SC, Shoichet MS. Stability of Self-Assembled Polymeric Micelles in Serum. Macromolecules. 2011;44(15):6002-6008.
[21] Torchilin V, Weissig V. Liposomes. A practical approach. New York: Oxford Univ. Press, 2003; 396 p.
[22] Pasa G, Mishra US, Tripathy NK, Sahoo SK, Mahapatra AK. Formulation development and evoluation of didanosine sustai- ned-release matrix tablets using HPMC K15. Int J Pharm. 2012; 2(1):97–100.
[23] Fundamentals and applications of controlled release drug delivery. Eds J Siepmann, RA Siegel, MJ Rathbone. Advances in Delivery Science and Technology. Springer, 2012; 19–43.
[24] Griffith LG. Polymeric biomaterials. Acta Mater. 2000; 48(1):263–77.