Коллоидный журнал

Обзор содержит историческую справку о становлении биомедицины как науки и роли коллоидных объектов в ней, а также включает в себя краткое содержание обзорных и исследовательских статей, вошедших в специальный выпуск.

Легочный сурфактант, состоящий из сложной смеси липидов и белков, играет ключевую роль в обеспечении функциональных свойств органов дыхания. Для поддержания низких значений поверхностного натяжения при постоянных деформациях растяжения/сжатия липиды образуют комплексы с белками. Однако до сих пор неизвестно, за счет каких взаимодействий происходит образование комплексов, что значительно затрудняет разработку синтетических аналогов природного легочного сурфактанта. В данной работе с помощью методов поверхностной реологии и эллипсометрии были исследованы динамические свойства нанесенных модельных монослоев фосфолипидов на поверхности растворов синтетических полиэлектролитов. Было показано, что для эффективного образования комплексов и поддержания низких значений поверхностного натяжения одних электростатических или гидрофобных взаимодействий между липидами и макромолекулами оказывается недостаточно.

Разработка новых эффективных способов борьбы с тяжелыми заболеваниями, среди которых особое место занимают онкологические и инфекционные, остается актуальной задачей биомедицины и биотехнологии. В настоящее время усилия ученых сосредоточены на поисках лекарственных систем, обеспечивающих высокую эффективность лечения при минимальном воздействии на организм. Развитие этого направления привело к созданию стимул-чувствительных липосом, которые могут высвобождать инкапсулированное лекарство в ответ на определенный стимул: температуру, pH, электромагнитное поле, свет и др. Под воздействием стимула липидные бислойные везикулы изменяют структуру, размер, поверхностный заряд или фазовое состояние, что приводит к контролируемому высвобождению лекарственного препарата в определенном месте в организме, что позволяет добиться более точной и эффективной доставки. В данном обзоре обсуждаются современные тенденции в разработке стимул-чувствительных систем на основе липосом для контролируемой доставки биологически активных веществ.

Исследована корреляция между временем предварительной выдержки синтезированных по методу Даффа ультрамалых наночастиц золота (НЧЗ) и структурными аспектами их взаимодействия с частицами холестерических жидкокристаллических дисперсий (ХЖКД) ДНК. Установлено, что «возраст» НЧЗ в значительной мере определяет величину их деструктивного действия по отношению к упорядоченной организации частиц ХЖКД ДНК. Наблюдаемый эффект может быть связан как с постепенным совершенствованием кристаллической решетки (металлизацией) исследуемых НЧЗ, так и с изменением во времени химии их поверхности.

В обзоре рассмотрены системы доставки этопозида на основе коллоидных носителей – полимерных наночастиц и мицелл из синтетических и природных полимеров. Этопозид, ингибитор топоизомеразы II, занимает важное место в химиотерапии ряда опухолей, однако его применение часто ограничено ввиду выраженных побочных эффектов. Использование коллоидных систем доставки позволяет изменить фармакокинетические параметры этопозида и повысить его накопление в опухолях, что приводит к усилению противоопухолевого эффекта. Особый интерес представляют стимул-чувствительные системы, реагирующие на специфические условия в микроокружении опухоли, что позволяет значительно повысить селективность действия препарата.

Наноэмульсии (НЭ) и твердые липидные наночастицы (ТЛН) являются перспективными системами доставки лекарственных соединений. В данной работе были исследованы НЭ из парафинового масла и ТЛН из стеариновой кислоты, стабилизированные Tween 60 и Span 60. НЭ со средним диаметром капель ~50 нм и суспензии ТЛН со средним размером ~30 нм были устойчивы к агрегации более 90 сут. Скорость проникновения липидных частиц в раковые клетки (С6 и MCF-7) зависела от их размера. Липидные наночастицы размером ~50 нм через 1 ч инкубирования проникали внутрь клеток, распределялись в их внутреннем пространстве и концентрировались в ядрах. Цитотоксичность нагруженных доксорубицином или тимохиноном НЭ и ТЛН была выше, чем у данных лекарственных соединений в индивидуальном виде в отношении клеточных линий MCF-7 и HTC 116. При этом ненагруженные НЭ и ТЛН проявляли низкую цитотоксичность. Полученные результаты демонстрируют перспективность использования НЭ с парафиновым маслом и ТЛН из стеариновой кислоты в качестве носителей липофильных и амфифильных лекарственных соединений, в том числе доксорубицина и тимохинона. Накопление липидных наночастиц размером менее 100 нм в ядрах клеток является преимуществом таких систем при доставке противораковых лекарственных соединений, т.к. это будет приводить к остановке репликации ДНК и последующему апоптозу клеток.

В работе описаны примеры микроэмульсий на основе широко известного биосовместимого поверхностно-активного вещества (ПАВ) лецитина и возможности их применения в качестве носителей лекарственных веществ. Основной проблемой при разработке микроэмульсий лецитина является поиск подходящих соПАВ. Для получения микроэмульсий лецитина в качестве соПАВ лучше всего подходят молекулы с короткой алкильной цепью (4-5 атомов С) и относительно большой полярной «головой», например короткоцепочечные алифатические спирты, кислоты и амины; при этом требуются высокие концентрации соПАВ (массовое соотношение соПАВ : лецитин обычно составляет 1 : 1). Чаще всего для получения микроэмульсий лецитина в различных природных и синтетических маслах в качестве соПАВ предлагали этанол, н-пропанол или н-бутанол. Чтобы заменить токсичные спирты на менее токсичные компоненты, в микроэмульсии лецитина можно ввести другие известные ПАВ, такие как Brij 96V (полиэтиленгликольолеат), Tween 80 (полиоксиэтилен-20-сорбитанмоноолеат), Tween 20 (полиоксиэтилен-20-сорбитанмонолаурат), Тритон Х-100 (трет-октилфениловый эфир полиэтиленгликоля) или олеиновую кислоту. Описаны композиции на основе микроэмульсий лецитина для местной анестезии, для доставки витаминов, с противовоспалительным, противогрибковым, противораковым и ранозаживляющим действием. Рассмотренные примеры показывают перспективность исследования и разработки микроэмульсий лецитина как носителей лекарственных веществ.

Бактериальные инфекции, связанные с оказанием медицинской помощи (ИСМП), являются одной из острых проблем современного здравоохранения. Одним из перспективных направлений решения этой проблемы является разработка материалов, которые либо обладают бактерицидным действием по отношению к возбудителям ИСМП, либо препятствуют передаче попадающих на их поверхность бактерий при контактах пациентов и персонала с такими поверхностями. В данной работе исследована антибактериальная эффективность применения для поверхностей касания медных поверхностей с различной смачиваемостью. Особое внимание уделено изучению влияния на эту эффективность загрязнения поверхностей как потожировыми выделениями при контактах с людьми, так и поддерживающими жизнедеятельность бактерий веществами на примере пептонного раствора. В связи с дороговизной меди, исследована также возможность замены объемного медного материала на менее дорогие с напыленным медным покрытием. Результаты тестирования показали, что бактерицидная эффективность по отношению к штамму Staphylococcus aureus как контрольных медных и супергидрофильных медных пластин, так и напыленных медных пленок оказывается близкой к 100% и практически не изменяется после загрязнения пептонным раствором или потожировыми выделениями. Супергидрофобные медные поверхности обладают меньшей бактерицидной эффективностью, но благодаря эффекту несмачиваемости и низкой адгезии клеток к такой поверхности, дольше остаются неконтаминированными и тем самым также способствуют снижению передачи инфекций через изготовленные из них поверхности касания.

В настоящее время стоит острая необходимость в стандартизации методов определения концентрации наночастиц и создания эталонных материалов для калибровки измеряемой концентрации. Точное определение концентрации наночастиц необходимо для оценки максимальной дозы вводимых нанопрепаратов в области диагностики и терапии in vivo, определения порядка реакции при использовании ферментативных нанореакторов. Кроме того, данный параметр определяет биологические эффекты, такие как образование белковой короны, улучшение поглощения и интернализации с клетками и т.д. В обзоре представлены наиболее часто встречающиеся способы определения концентрации наночастиц, основанные на их прямой визуализации с использованием методов микроскопии, на поглощении или рассеянии света, прямого подсчета НЧ и гравиметрии. Более надежным является сочетание и использование комбинации нескольких методов. Представлены достоинства, недостатки и способы их усовершенствования.

Впервые получены устойчивые водные коллоидные растворы диоксида церия, стабилизированные L-яблочной кислотой в мольных соотношениях лиганд:СеО₂ 0.2, 0.5, 1 и 2. С помощью метода динамического рассеяния света показано, что золи СеО2 характеризуются узким мономодальным распределением агрегатов по размерам и сохраняют агрегативную устойчивость в буферном растворе Tris-HCl. Хемилюминесцентный анализ ферментоподобной активности золей диоксида церия по отношению к пероксиду водорода показал, что модификация поверхности частиц диоксида церия яблочной кислотой приводит к увеличению ферментоподобной активности СеО₂ до 4.5 раз.

Гидрогели на основе полиэтиленгликоля достаточно давно зарекомендовали себя в качестве перспективных материалов для различных биомедицинских технологий. В обзоре рассмотрены системы на основе наиболее распространённых и изученных сополимеров полиэтиленгликоля и биоразлагаемых полиэфиров лактида и гликолида. Рассмотрены традиционные и современные подходы синтеза сополимеров и получения гидрогелей, отражены исследования структуры и свойств материалов, а также рассмотрены основные направления применения данных изделий на практике.

В последнее время липидные наночастицы интенсивно исследуют в качестве носителей липофильных лекарственных соединений. В данной работе проведено изучение устойчивости наноэмульсий с углеводородным маслом, твердых липидных наночастиц со стеариновой кислотой и наноструктурированных липидных частиц, содержащих углеводородное масло и стеариновую кислоту в массовом соотношении 1:1. Результаты показали, что при стабилизации неионогенными ПАВ Tween 60 и Span 60 все исследованные липидные системы сохраняли устойчивость к агрегации и последующей седиментации более 30 сут. Включение в состав липидных дисперсий лютеина практически не оказывало влияния на их устойчивость, при этом размер твердых липидных наночастиц и наноструктурированных липидных наночастиц уменьшался от 28–30 до 15–17 нм. Биодоступность лютеина при инкапсулировании в липидные наночастицы определялась по их влиянию на восстановление скорости кровотока при моделировании гемической гипоксии. Практически сразу же после нанесения липидных наночастиц снижение скорости кровотока прекращалось и через 5–10 мин наблюдалась тенденция к его восстановлению. Это показывает перспективность использования липидных наночастиц с углеводородным маслом и стеариновой кислотой для доставки липофильных лекарственных соединений.

Green synthesis is a unique and eco-friendly method of producing nanoparticles that employs plant extracts as reducing and stabilizing agents. This approach offers numerous advantages, including low cost, biocompatibility, sustainability, and ease of operation. Nano semiconductor ZnO has been applied in various fields such as optical, electrical, magnetic, catalytic, and biological activities. Drawbacks such as high band gap of 3.37 eV, faster recombination of generated electron hole pair, lower antibacterial activity hinders its utilization. Metal doping is a technique that modifies the nanoparticle’s characteristics by adding impurities into their lattice which improves optical, electrical, magnetic, catalytic, and biological capabilities of the host material. Silver doped zinc oxide (Ag-ZnO) is one of the potential metal doped nanoparticles due to its enhanced antibacterial, anticancer, sensing, and photocatalytic capabilities. In this paper, we reviewed plant mediated green synthesis of Ag-ZnO nanoparticles and its multifunctional properties for biomedical and environmental application with its mechanisms.

In this study, the antidepressant drug - nortriptyline hydrochloride and conventional surfactant - cetyldimethylethylammoniumbromide were investigated using electrical conductivity. The experimental critical micelle concentration and related thermodynamic parameters like change in Gibbs free energy, change in enthalpy, change in entropy and change in excess change in Gibbs free energy were calculated using standard equations. Further, the values of change in Gibbs free energy for the mixed nortriptyline hydrochloride with cetyldimethylethylammoniumbromide are found to be more negative further suggesting the mixed micellization to be favourable. However, the large values of change in entropy are observed owing to the charge on the head groups which are being partially neutralized by the counter ions upon micelle formation.

Nanotechnology is an interdisciplinary science that focuses on developing various nanoparticles. AgNPs have a wide variety of potential uses that emerge from their unconventional properties. Research on green synthesis of AgNPs has gained a lot of attention because of the drawbacks associated with the chemical synthesis process, which include high energy consumption, the high toxicity of solvents, and severe pollution. The green synthesis of AgNPs involves the reduction of Ag⁺ in AgNO₃ to the nanoscale silver using fungi, Waste products, bacterial culture, and plant extract as reductants or stabilizers. The manufacture of silver nanoparticles from plant extract is a cheap and eco-friendly, and time-efficient approach in which secondary metabolites in plant extract, function as reducing as well as stabilizing agents. Due to the outburst of mosquitoes, people are currently suffering from dengue, and malaria and increased usage of pesticides are affecting crops. This review focuses on the green synthesis of AgNPs and their insecticidal properties. Additionally, it contrasts effective synthesis techniques using environmentally friendly approaches, providing an option for choosing the best approaches for AgNPs synthesis. The green synthesized AgNPs can induce mortality, virtually in all stages of mosquitoes, starting from the larval stage to the adult stage. This review covers, for the first time, the importance of green-synthesized silver nanoparticles and their efficient insecticidal activity.