RU2635865C1 - Method for obtaining nanoparticles of polystyrene ion exchangers for delivery of antitumour preparations - Google Patents
Method for obtaining nanoparticles of polystyrene ion exchangers for delivery of antitumour preparations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2635865C1 RU2635865C1 RU2016130669A RU2016130669A RU2635865C1 RU 2635865 C1 RU2635865 C1 RU 2635865C1 RU 2016130669 A RU2016130669 A RU 2016130669A RU 2016130669 A RU2016130669 A RU 2016130669A RU 2635865 C1 RU2635865 C1 RU 2635865C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ion exchanger
- suspension
- carried out
- ion
- grinding
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
- A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
- A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
- A61K9/51—Nanocapsules; Nanoparticles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
Abstract
Description
Изобретение относится к области наномедицинских технологий, а именно к созданию нанотранспортеров лекарственных веществ для противоопухолевой химиотерапии.The invention relates to the field of nanomedical technologies, namely to the creation of nanotransporters of drugs for antitumor chemotherapy.
Снижение эффективности противоопухолевой химиотерапии при лечении онкологических больных связано прежде всего с прогрессированием злокачественных новообразований и появлением в ходе опухолевой прогрессии клеток, обладающих так называемой множественной лекарственной устойчивостью, связанной с активацией мембранных транспортеров, выводящих противоопухолевые вещества из клеток. Кроме того, ряд лекарственных веществ, применяемых в терапии онкологических заболеваний, обладает низкой гидрофильностью, а также оказывает токсическое действие на здоровые ткани организма. Эти проблемы могут быть преодолены путем использования суспензий наноразмерных ионитов, доставляющих лекарственные вещества в опухолевые клетки.The decrease in the effectiveness of antitumor chemotherapy in the treatment of cancer patients is primarily associated with the progression of malignant neoplasms and the appearance of cells with the so-called multidrug resistance associated with the activation of membrane transporters that remove antitumor substances from the cells during tumor progression. In addition, a number of drugs used in the treatment of cancer, has a low hydrophilicity and also has a toxic effect on healthy tissues of the body. These problems can be overcome by using suspensions of nanoscale ion exchangers that deliver drugs to tumor cells.
Известен способ получения наночастиц для доставки лекарственного вещества [WO 2014124329, кл. A61K 47/48, опубл. 2014].A known method of producing nanoparticles for drug delivery [WO 2014124329, cl. A61K 47/48, publ. 2014].
В способе используют сферические магнитные частицы железа или оксида железа, в том числе покрытые золотом или оксидом кремния.The method uses spherical magnetic particles of iron or iron oxide, including coated with gold or silicon oxide.
Для терапии онкологических заболеваний закрепление лекарственного вещества на магнитных наночастицах происходит за счет использования связующего компонента, например эфира.For the treatment of cancer, the drug is fixed on magnetic nanoparticles through the use of a binder component, such as ether.
Под воздействием внешнего нагрева или электромагнитного поля частицы нагреваются, что вызывает внутримолекулярную циклизацию связующего, приводя к высвобождению лекарственного вещества.Under the influence of external heating or an electromagnetic field, the particles are heated, which causes intramolecular cyclization of the binder, leading to the release of the drug substance.
Способ позволяет осуществлять контролируемое высвобождение лекарственного вещества, тем самым сводя к минимуму побочные эффекты и повышая терапевтическую эффективность обычных фармацевтических веществ.The method allows for controlled release of the drug substance, thereby minimizing side effects and increasing the therapeutic efficacy of conventional pharmaceutical substances.
Недостатком описанного способа является необходимость использования дополнительного внешнего воздействия для получения терапевтического эффекта. Еще одним недостатком способа является то, что некоторые формы магнитных частиц могут быть токсичны.The disadvantage of the described method is the need to use additional external effects to obtain a therapeutic effect. Another disadvantage of this method is that some forms of magnetic particles can be toxic.
Известен способ получения наноконтейнеров, фармацевтических составов и комплексов наноносителей лекарственного вещества для терапии онкологических заболеваний [US 20140147508, кл. A61K 31/513; A61K 47/48; A61K 9/51, опубл. 29.05.2014].A known method of producing nanocontainers, pharmaceutical compositions and complexes of nanocarriers of a medicinal substance for the treatment of cancer [US 20140147508, cl. A61K 31/513; A61K 47/48; A61K 9/51, publ. 05/29/2014].
В известном способе получают наноносители противоопухолевых веществ, состоящие из сферической металлической наночастицы и полинуклеотида для закрепления лекарственного вещества.In the known method receive nanocarriers of antitumor substances, consisting of a spherical metal nanoparticle and polynucleotide for fixing the drug substance.
Данный способ позволяет оказывать терапевтическое воздействие на опухолевые клетки за счет контролируемого высвобождения лекарственного вещества в зоне поражения.This method allows you to provide a therapeutic effect on tumor cells due to the controlled release of a drug substance in the affected area.
Недостатком способа является то, что наноконтейнеры не осуществляют доставку лекарственного вещества непосредственно внутрь опухолевых клеток, а выход лекарственного вещества осуществляется в непосредственной близости от клеток, что снижает эффективность метода за счет включения в опухолевых клетках механизмов множественной лекарственной устойчивости.The disadvantage of this method is that the nanocontainers do not deliver the drug directly into the tumor cells, and the drug is released in the immediate vicinity of the cells, which reduces the effectiveness of the method by including multiple drug resistance mechanisms in the tumor cells.
Известен способ [Ingo Ott, Modulation of the Biological Properties of Aspirin by Formation of Bioorganometallic Derivative, Angewandte Chemie International Edition 2009, 48, No. 6, 1160-1163], в котором получают комплекс кобальта с ацетилсалициловой кислотой, обладающий ингибирующим действием по отношению к росту опухолевых клеток.The known method [Ingo Ott, Modulation of the Biological Properties of Aspirin by Formation of Bioorganometallic Derivative, Angewandte Chemie International Edition 2009, 48, No. 6, 1160-1163], in which a complex of cobalt with acetylsalicylic acid is obtained, which has an inhibitory effect on the growth of tumor cells.
Известен способ подавления опухолевого роста с использованием соли окта-4,5-карбоксифталоцианина Со и аскорбиновой кислоты [патент RU 2106146, кл. A61K 31/375, A61K 31/555, A61K 45/00, A61P 35/00, A61P 43/00, A61K 31/40, опубл. 1998 г.]. Этот способ позволяет добиться ингибирования пролиферации опухолевых клеток человека in vitro, а также торможения роста опухоли и увеличения средней продолжительности жизни животных с перевивными злокачественными опухолями in vivo. Комплекс - натриевая соль - окта-4,5-карбоксифталоцианина кобальта, который получил название "Терафтал" (ТФ), испытывается и используется в настоящее время в качестве лекарственного средства для лечения злокачественных новообразований в составе бинарной каталитической системы. Бинарная каталитическая система "ТФ+АК" оказывает выраженное противоопухолевое действие in vitro и in vivo.A known method of suppressing tumor growth using the salt of octa-4,5-carboxyphthalocyanine Co and ascorbic acid [patent RU 2106146, class. A61K 31/375, A61K 31/555, A61K 45/00, A61P 35/00, A61P 43/00, A61K 31/40, publ. 1998]. This method allows inhibition of the proliferation of human tumor cells in vitro, as well as inhibition of tumor growth and increase the average life expectancy of animals with transplantable malignant tumors in vivo. The complex - sodium salt - octa-4,5-carboxyphthalocyanine cobalt, which was called "Teraftal" (TF), is being tested and is currently used as a medicine for the treatment of malignant neoplasms in the binary catalytic system. The binary catalyst system "TF + AK" has a pronounced antitumor effect in vitro and in vivo.
Недостатком описанных способов с применением ионов кобальта является низкая эффективность транспортировки лекарственного вещества, так как на одну наночастицу лиганда приходится один ион кобальта.The disadvantage of the described methods using cobalt ions is the low efficiency of the transport of the drug substance, since one cobalt ion per ligand nanoparticle.
Наиболее близким способом к предложенному является способ получения наночастиц нитрида бора для доставки противоопухолевых веществ [РФ 2565432, кл. A61K 31/00, A61K 47/48, A61K 9/51, B82B 3/00, опубл. 2015].The closest way to the proposed one is a method of producing boron nitride nanoparticles for the delivery of antitumor substances [RF 2565432, cl. A61K 31/00, A61K 47/48, A61K 9/51, B82B 3/00, publ. 2015].
Способ характеризуется тем, что синтезируют сферические наночастицы нитрида бора размером 50-300 нм с развитой наружной поверхностью методом химического осаждения из газовой фазы с применением реакционного и транспортного газов, а также порошковых смесей, состоящих из аморфного бора и реагентов-окислителей. Проводят диспергирование агломератов полученных наночастиц нитрида бора методом ультразвуковой обработки, насыщение наночастиц нитрида бора противоопухолевым веществом методом сорбции и промывку наночастиц в дистиллированной воде.The method is characterized in that they synthesize spherical boron nitride nanoparticles with a size of 50-300 nm with a developed outer surface by chemical vapor deposition using reaction and transport gases, as well as powder mixtures consisting of amorphous boron and oxidizing agents. The agglomerates of the obtained boron nitride nanoparticles are dispersed by ultrasonic treatment, the boron nitride nanoparticles are saturated with an antitumor substance by sorption, and the nanoparticles are washed in distilled water.
Способ позволяет улучшать эффективность противоопухолевой химиотерапии за счет повышения активности поглощения клетками наноконтейнеров с противоопухолевым веществом, предотвращения токсичности наноконтейнеров для клеток.The method allows to improve the effectiveness of antitumor chemotherapy by increasing the activity of cells absorbing nanocontainers with an antitumor substance, preventing the toxicity of nanocontainers for cells.
Недостатком описанного способа является малая емкость частицы-транспортировщика, определяемая ее внешней поверхностью.The disadvantage of the described method is the small capacity of the particle-conveyor, determined by its outer surface.
Технический результат, достигаемый в предложенном изобретении, заключается в повышении эффективности противоопухолевой химиотерапии, за счет повышения активности поглощения клетками наноконтейнеров с противоопухолевым веществом, предотвращения токсичности наноконтейнеров для клеток вследствие применения диспергированных наночастиц полистирольных ионообменников размером 50-300 нм с развитыми наружной и внутренней поверхностями.The technical result achieved in the proposed invention is to increase the effectiveness of antitumor chemotherapy, by increasing the activity of cells absorbing nanocontainers with an antitumor substance, preventing the toxicity of nanocontainers for cells due to the use of dispersed polystyrene ion exchangers 50-300 nm in size with developed outer and inner surfaces.
Указанный технический результат достигается следующим образом.The specified technical result is achieved as follows.
Способ получения наночастиц полистирольных ионообменников для доставки противоопухолевых веществ включает предварительное получение водной суспензии наночастиц размером 50-300 нм, обладающих ионообменными свойствами, путем предварительной подготовки ионита его размола, добавления воды, отделения путем центрифугирования суспензии частиц, характеризующейся Н-формой для катионита или ОН-формой для анионита и отсутствием в воде коионов, и определение концентрации функциональных групп ионита, содержащихся в водной суспензии и последующее насыщение наночастиц суспензии противоопухолевым препаратом путем добавления ионогенного лекарственного вещества к суспензии в количестве, не превышающем эквивалентное количество функциональных групп ионита, при этом коионами, добавляемыми вместе с ионогенным лекарственным веществом, являются ионы OH- или Cl- для катионита и Н+ или Na+ для анионита.The method of producing polystyrene ion exchangers nanoparticles for the delivery of antitumor substances involves the preliminary preparation of an aqueous suspension of nanoparticles of 50-300 nm in size with ion exchange properties by preliminary preparing the ion exchange resin to grind it, adding water, and separating it by centrifuging a suspension of particles characterized by an H form for cation exchange resin or OH- form for anion exchange resin and the absence of coions in water, and determination of the concentration of ionite functional groups contained in an aqueous suspension and subsequently e saturation nanoparticle suspension anticancer agent by adding an ionic drug to the slurry in an amount not exceeding the equivalent amount of functional groups of the ion exchanger, wherein the co-ions being added together with an ionic drug substance ions are OH - or Cl - to the cation exchanger and the H + or Na + for anion exchange resin.
Предпочтительно в качестве ионита использовать массово выпускаемые зернистые ионообменные смолы.Preferably, mass-produced granular ion-exchange resins are used as the ion exchanger.
Целесообразно предварительную подготовку ионита проводить путем замачивания ионита в дистиллированной воде до полного набухания, отмывку от взвешенных частиц, перевод ионита в Н-форму для катионита или ОН-форму для анионита и его сушку, размол подготовленного ионита проводить в две стадии, первую стадию размола до десятков мкм проводят роторным дезинтегратором, а вторую стадию до требуемой дисперсности проводят в керамической шаровой мельнице.It is advisable to prepare the ion exchanger by soaking the ion exchanger in distilled water until complete swelling, washing it off from suspended particles, transfer the ion exchanger into the H-form for cation exchanger or the OH form for anion exchanger and dry it, grind the prepared ion exchanger in two stages, the first grinding stage to tens of microns is carried out by a rotary disintegrator, and the second stage to the required dispersion is carried out in a ceramic ball mill.
Целесообразно размол во второй стадии проводить в течении 100-200 часов, водную суспензию готовить из расчета 1-3 л дистиллированной воды на 1 л исходного крупного ионита, а центрифугирование суспензии частиц проводить со скоростью не менее 7000-10000 об/мин в три стадии, первую из которых проводят в течение 1-3 минут, вторую в течение 10-20 минут и третью в течение 60-120 минут.It is advisable to grind in the second stage for 100-200 hours, prepare an aqueous suspension at the rate of 1-3 l of distilled water per 1 l of the initial coarse ion exchanger, and centrifuge the particle suspension at a speed of at least 7000-10000 rpm in three stages, the first of which is carried out for 1-3 minutes, the second for 10-20 minutes and the third for 60-120 minutes.
Способ получения наночастиц полистирольных ионообменников (НИО) для доставки противоопухолевых веществ включает несколько стадий.The method of producing polystyrene ion exchanger (NRI) nanoparticles for the delivery of antitumor substances involves several stages.
Получение водной суспензии наночастицObtaining an aqueous suspension of nanoparticles
Исходный зернистый ионит (товарный) готовится путем обработки кислотой (катионит) или щелочью (анионит) для перевода в нужную ионную форму (в форму соответствующих ионов воды), отмывается водой, сушится при комнатной температуре, размалывается до десятков мкм с помощью роторного дезинтегратора.The initial granular ion exchanger (commercial) is prepared by treatment with acid (cation exchanger) or alkali (anion exchanger) to convert to the desired ionic form (in the form of the corresponding water ions), washed with water, dried at room temperature, and milled to tens of microns using a rotary disintegrator.
Вторая ступень размола до требуемой дисперсности проводится с помощью керамической шаровой мельницы (время размола 100-160 часов), затем из продукта размола приготавливается водная суспензия из расчета 1-3 л дистиллированной воды на 1 л исходного крупного ионита, отделяется крупная фракция путем отстаивания в течение 60 мин и декантации, затем выделяется суспензия НИО с размером частиц 50-300 нм путем постадийного центрифугирования (1-3 минут, 10-20 минут и 60-120 минут) со скоростью 7000-10000 об/мин и отсечения центрифугата от осадка.The second stage of grinding to the required dispersion is carried out using a ceramic ball mill (grinding time 100-160 hours), then an aqueous suspension is prepared from the grinding product at the rate of 1-3 l of distilled water per 1 l of the original coarse ion exchanger, the coarse fraction is separated by settling for 60 min and decantation, then an NIO suspension with a particle size of 50-300 nm is isolated by stepwise centrifugation (1-3 minutes, 10-20 minutes and 60-120 minutes) at a speed of 7000-10000 rpm and the centrifuge is cut off from the sediment.
В ряде экспериментов были получены наносуспензии сульфокатионита (НИК) и высокоосновного анионита (НИА) с матрицей сополимера стирола и 8% дивинилбензола.In a series of experiments, nanosuspensions of sulfocationionite (NIC) and highly basic anionite (NIA) with a matrix of styrene copolymer and 8% divinylbenzene were obtained.
Полученная суспензия наночастиц характеризуется Н-формой для катионита или ОН-формой для анионита и отсутствием в воде коионов. Коионами по отношению к иониту называются ионы, имеющие тот же знак, что и заряд функциональных групп ионита, например анионы по отношению к катиониту; под отсутствующими здесь подразумеваются компоненты с концентрацией не выше 10-5 М.The resulting suspension of nanoparticles is characterized by an H-form for cation exchange resin or an OH-form for anion exchange resin and the absence of coions in water. Coions in relation to an ion exchanger are ions having the same sign as the charge of the functional groups of an ion exchanger, for example, anions with respect to cation exchanger; missing here means components with a concentration of not higher than 10 -5 M.
2. Определение ионообменной емкости суспензии НИО. Определение емкости, т.е. концентрации функциональных групп (кратко: концентрации) суспензии НИО проводится методом прямого или обратного кислотно-основного титрования с индикатором фенолфталеином. Емкость суспензий составляла от 7 до 40 мМ.2. Determination of the ion-exchange capacity of the suspension of NIO. Determination of capacity, i.e. concentration of functional groups (briefly: concentration) of an NIO suspension is carried out by the method of direct or reverse acid-base titration with an indicator of phenolphthalein. The capacity of the suspensions ranged from 7 to 40 mm.
3. Определение весовой концентрации суспензий. Проводится весовым методом путем отбора точного объема суспензии в предварительно взвешенную посуду, высушивании досуха при температуре 60-70°C и определении веса сухого остатка по разности. Значения весовых концентраций находились в диапазоне 1.5-4.5 г/л.3. Determination of the weight concentration of suspensions. It is carried out by the gravimetric method by selecting the exact volume of the suspension in pre-weighed dishes, drying to dryness at a temperature of 60-70 ° C and determining the weight of the dry residue by difference. Values of weight concentrations were in the range of 1.5-4.5 g / l.
4. Приготовление конечного продукта - суспензии НИО в форме иона лекарственного вещества путем добавления к суспензии наноионита с функциональными группами заданной полярности противоопухолевого ионогенного лекарственного вещества (ИЛВ) противоположной полярности путем добавления его соли с коионами к суспензии в количестве, измеряемом в г-экв, не превышающем эквивалентное количество функциональных групп ионита, причем коионами могут быть ионы ОН- для катионита в Н-форме и Н+ для анионита в ОН-форме, так как они нейтрализуются ионами формы ионита, или Cl- для катионита и Na+ для анионита, уравновешиваемые соответственно натриевой щелочью и соляной кислотой до нейтральной реакции без превышения по концентрации 0.9%-ного раствора NaCl.4. Preparation of the final product — an NIO suspension in the form of a drug ion by adding to the suspension nanoionite with functional groups of a given polarity of an antitumor ionogenic drug substance (ILV) of opposite polarity by adding its salt with coions to the suspension in an amount measured in g-equiv exceeding the equivalent number of functional groups of ion exchanger, and OH ions can be coions - for cation exchanger in the H-form and H + for anion exchanger in the OH-form, since they are neutralized by ion exchange forms, or Cl - for cation exchange resin and Na + for anion exchange resin, balanced respectively with sodium alkali and hydrochloric acid to a neutral reaction without exceeding the concentration of 0.9% NaCl solution.
В качестве лекарственного вещества в химиотерапии могут использоваться различные неорганические и органические соли, состоящие из целевого вещества ИЛВ и сопутствующего нелекарственного коиона. Присутствующие в них нелекарственные коионы могут приносить вред организму, во избежание чего в качестве коионов могут быть ионы ОН- или Cl- для катионита в Н-форме и Н+ или Na+ для анионита в ОН-форме, уравновешиваемые соответственно натриевой щелочью и соляной кислотой до нейтральной реакции без превышения по концентрации 0.9%-ного раствора NaCl.As a medicinal substance in chemotherapy, various inorganic and organic salts can be used, consisting of the target substance ILV and the concomitant non-drug coion. Present therein non-drug co-ions may be harmful organism, in order to avoid that as co-ions may be ions OH - and Cl - for the cation exchanger in the H form, and H + or Na + to the anion exchanger in OH form, equilibrated respectively sodium hydroxide and hydrochloric acid to a neutral reaction without exceeding the concentration of 0.9% NaCl solution.
Пример 1. Приготовление и испытание образца нано-ионита катионообменного (НИК), обработанного катионами доксорубицина («Образец НИКДОР»)Example 1. Preparation and testing of a sample of nano-ion exchanger cation exchange (NICK) treated with cations of doxorubicin ("Sample NIKDOR")
1. Получение НИК. 1 л катионита КУ-2-8 (Кемерово, ГОСТ 203-01-74, 2011 г.) замачивают в 800 мл дистиллированной воды до полного набухания, отмывают от взвешенных частиц. Набухший катионит переносят в колонку, соединенную с напорной емкостью с 1 М раствором HCl. Пропускают 10 л HCl со скоростью 1.6 л/ч, после чего отмывают дистиллированной водой до нейтральной реакции по универсальному индикатору. Катионит подсушивают на фильтровальной бумаге и затем размалывают порциями в роторном дезинтеграторе с ножами из нержавеющей стали. Продукт первичного размола помещают в барабан шаровой мельницы объемом 3 л и производили размол со скоростью вращения барабана 30 об/мин в течение 120 ч. По окончании размола из барабана извлекают шары и заливают содержимое 1,5 л бидистилированной воды, все тщательно перемешивают, разливают поровну в 3 высоких литровых стакана и оставляют отстаиваться на 1,5 ч. Самая крупная фракция садилась на дно стаканов. Взвесь над осадком декантируют и еще раз разделяют после отстаивания. Осадки после декантации сушат для повторного размола. Полученную взвесь центрифугируют со скоростью 7000 об/мин в 3 стадии. Каждый раз центрифугат отделяют от осадка и собирают в чистую емкость, осадок сушат для повторного размола. 1 стадия - центрифугирование в течение 1 мин, 2 стадия - 15 мин, 3 стадия - 60 мин. Центрифугат последней стадии представлял собой суспензию нанокатионита в форме ионов водорода НИК(Н) с размером частиц 50-300 нм. Размеры частиц определяли методом электронной микроскопии.1. Getting NICK. 1 liter of KU-2-8 cation exchanger (Kemerovo, GOST 203-01-74, 2011) is soaked in 800 ml of distilled water until completely swollen, washed from suspended particles. The swollen cation exchange resin is transferred to a column connected to a pressure vessel with a 1 M HCl solution. 10 L of HCl is passed at a speed of 1.6 l / h, after which it is washed with distilled water until neutral according to the universal indicator. The cation exchanger is dried on filter paper and then ground in portions in a rotary disintegrator with stainless steel knives. The primary grinding product is placed in a 3-liter ball mill drum and grinding was performed at a drum rotation speed of 30 rpm for 120 hours. At the end of the grinding, the balls are removed from the drum and the contents of 1.5 liter bidistilled water are poured, everything is thoroughly mixed, poured equally in 3 high liter glasses and left to settle for 1.5 hours. The largest fraction sat on the bottom of the glasses. The suspension over the precipitate is decanted and separated again after settling. The precipitates after decantation are dried for re-grinding. The resulting suspension is centrifuged at a speed of 7000 rpm in 3 stages. Each time the centrifuge is separated from the precipitate and collected in a clean container, the precipitate is dried for re-grinding. Stage 1 - centrifugation for 1 minute, Stage 2 - 15 minutes, Stage 3 - 60 minutes. The centrifugate of the last stage was a suspension of nanocathionite in the form of NIC (H) hydrogen ions with a particle size of 50-300 nm. Particle sizes were determined by electron microscopy.
2. Титруют суспензию НИК(Н) раствором 0.05 М NaOH в присутствии фенолфталеина, ее концентрация - 0.007 мг-экв/мл.2. Titrate the suspension of NIC (H) with a solution of 0.05 M NaOH in the presence of phenolphthalein, its concentration is 0.007 mEq / ml.
3. Определяют весовую концентрацию НИК. Она составила 1.35 г/л.3. Determine the weight concentration of the NIC. It amounted to 1.35 g / l.
4. Насыщение наносуспензии доксорубицином. Доксорубицин C27H29O11 - молекулярный вес 580 г, умеренно растворим (гидролизуется) в воде с образованием протонированной катионной формы с коионом ОН-, устойчив в слабокислой и нейтральной среде (диапазон pH от 3 до 7). Рассчитывают количество суспензии, эквивалентное 50 мг доксорубицина: 50/580/0,007=12,3 мл суспензии. Используют препарат «Доксорубицин - ЛЭНС», один флакон которого содержал 10 мг доксорубицина и 40 мг маннита. К 12,3 мл суспензии НИК(Н) добавляют содержимое 5 флаконов лекарственного вещества «Доксорубицин - ЛЭНС». Растворяют порошок при нагревании в водяной бане и через сутки фильтруют через бумажный фильтр «синяя лента». Не растворившаяся часть порошка составляла по весу 10% от исходного веса каждого компонента. Исходя из этого в полученной модифицированной суспензии концентрация доксорубицина - 50⋅0,9 / 12,3=3,7 г/л, маннита - 200⋅0,9 /12,3=14,6 г/л.4. Saturation of nanosuspension with doxorubicin. Doxorubicin C 27 H 29 O 11 - molecular weight 580 g, sparingly soluble (hydrolyzed) in water to form a protonated cationic form with OH - coion, stable in slightly acidic and neutral environment (pH range from 3 to 7). The amount of suspension equivalent to 50 mg of doxorubicin is calculated: 50/580 / 0.007 = 12.3 ml of suspension. The drug “Doxorubicin-LENS” is used, one bottle of which contained 10 mg of doxorubicin and 40 mg of mannitol. The contents of 5 vials of the drug substance “Doxorubicin-LENS” are added to 12.3 ml of a suspension of NIC (H). Dissolve the powder by heating in a water bath and filter it through a blue ribbon paper filter in a day. The insoluble part of the powder was 10% by weight of the initial weight of each component. Based on this, the concentration of doxorubicin in the resulting modified suspension is 50–0.9 / 12.3 = 3.7 g / l, mannitol is 200–0.9 / 12.3 = 14.6 g / l.
5. Испытание образца НИКДОР in vitro5. In vitro NIKDOR Sample Test
Инкубируют линию клеток рака шейки матки HeLa в среде DMEM с 10% эмбриональной сывороткой и 40 мкг/мл гентамицина при 37°С в 25 см2 плоскодонных пластиковых культуральных флаконах. Для проведения эксперимента клеточный монослой переводят в суспензию трипсинизацией и помещают в 96-луночные плоскодонные планшеты COSTAR. Вносят исследуемые соединения до конечных разведений в лунках (4 на точку) 10-100х. 10-кратные разведения получают внесением по 20 мкл непосредственно образца в 200 мкл суспензии клеток и ресуспендированием, последующие - последовательным переносом по 20 мкл суспензии из лунок с 10х в следующие, получая разведения - 100х-1000х. Через 24 ч (согласно рекомендациям [1]) учитывали жизнеспособность клеток при помощи МТТ теста, отражающего функцию митохондрий.HeLa cervical cancer cell line was incubated in DMEM medium with 10% fetal serum and 40 μg / ml gentamicin at 37 ° C in 25 cm 2 flat-bottomed plastic culture bottles. For the experiment, the cell monolayer was suspended in trypsinization and placed in COSTAR 96-well flat-bottomed plates. The test compounds are introduced to the final dilutions in the wells (4 per point) 10-100x. 10-fold dilutions are obtained by adding 20 μl of the sample directly to 200 μl of the cell suspension and resuspension, the subsequent dilutions of 20 μl from the wells from 10x wells to the next ones, receiving dilutions of 100x-1000x. After 24 hours (according to recommendations [1]), cell viability was taken into account using an MTT test reflecting mitochondrial function.
Влияние веществ на жизнеспособность клеток определяют микроколориметрическим методом - МТТ-тестом [Mosmann Т]. Это простой и удобный метод для скрининга. Основан на способности ферментов дыхательной цепи митохондрий (сукцинатдегидрогеназа) живых клеток восстанавливать бледно-желтый водорастворимый 3-(4,5-диметилтиазолил-2)-2,5-дифенилтетразолий бромистый (МТТ) в голубые кристаллы формазана, не растворимые в воде, но растворимые в диметилсульфоксиде.The effect of substances on cell viability is determined by microcolorimetric method - MTT test [Mosmann T]. This is a simple and convenient screening method. Based on the ability of the mitochondrial respiratory chain enzymes (succinate dehydrogenase) of living cells to restore the pale yellow water-soluble 3- (4,5-dimethylthiazolyl-2) -2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) into blue formazan crystals, insoluble in water, but soluble in dimethyl sulfoxide.
Количество образовавшегося формазана (определяемое колориметрическим методом после его растворения в органических растворителях) характеризует интенсивность окислительно-восстановительных процессов в опухолевых клетках, т.е. их жизнеспособность.The amount of formazan formed (determined by the colorimetric method after it is dissolved in organic solvents) characterizes the intensity of the redox processes in tumor cells, i.e. their vitality.
После проведения инкубации в культуру клеток добавляют раствор МТТ (3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-2,5-дифенил-2Н-тетразолиум бромид) («ПанЭко») до конечной концентрации 0,5 мг/мл. Клетки инкубируют 4 часа, удаляют среду инкубации и растворяют образовавшиеся кристаллы формазана органическим растворителем (DMSO). Планшет встряхивают в течение 20 минут, затем проводят оценку оптической плотности образцов на планшетном сканере Униплан™ АИФР-01 при длине волны λ=530 нм. На основании средних значений из 4 параллельных измерений для каждой концентрации вещества вычисляют процент выживаемости от соответствующего контроля.After incubation, an MTT solution (3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide) (PanEco) is added to the cell culture to a final concentration of 0.5 mg / ml. The cells are incubated for 4 hours, the incubation medium is removed and the formed crystals of formazan are dissolved in an organic solvent (DMSO). The tablet is shaken for 20 minutes, then the optical density of the samples is evaluated on a Uniplan ™ AIFR-01 flatbed scanner at a wavelength of λ = 530 nm. Based on the average of 4 parallel measurements for each substance concentration, the percentage of survival from the corresponding control is calculated.
Результат испытания образца №3 in vitro на клетках культуры HeLa в условиях инкубации в течение 48 часов представлен в таблице 1. The test result of sample No. 3 in vitro on HeLa culture cells under incubation conditions for 48 hours are presented in table 1.
Вывод: эффективность доксорубицина, импрегнированного водной суспензией наночастиц НИК, в 3-6 раз выше по сравнению с той же дозой чистого доксорубицина. Такой эффект связан с концентрированием лекарственного компонента на наночастицах ионита. Это позволяет снизить концентрацию токсичного лекарства при химиотерапии в 3-6 раз.Conclusion: the effectiveness of doxorubicin impregnated with an aqueous suspension of NIC nanoparticles is 3-6 times higher compared to the same dose of pure doxorubicin. This effect is associated with the concentration of the drug component on the ionite nanoparticles. This allows you to reduce the concentration of toxic drugs during chemotherapy by 3-6 times.
Пример 2. Приготовление и испытание образца наноионита анионообменного (НИА), насыщенного гексанитрокобальтатом в растворе NaCl (CONAN)Example 2. The preparation and testing of a sample of nanoionite anion exchange (NIA), saturated with hexanitrocobaltate in a solution of NaCl (CONAN)
1. Получение суспензии наноионита в форме ионов OH- НИА(OH). 1 л анионита замачивают в 800 мл дистиллированной воды до полного набухания, отмывают от взвешенных частиц. Набухший анионит переносят в колонку, соединенную с напорной емкостью с 1 М раствором НСl. Пропускают НСl до отсутствия железа в пробах фильтрата (контроль по роданиду аммония). После этого анионит отмывают дистиллированной водой до нейтральной реакции по универсальному индикатору. Перевод анионита в ОН-форму: через колонку пропускают 1 М раствор NaOH до выравнивания концентраций на входе и выходе колонки. После этого анионит отмывают дистиллированной водой до нейтральной реакции по универсальному индикатору. Далее анионит подсушивают и подвергают размолу и постадийному центрифугированию согласно методике, описанной в примере 1, п.1.1. Obtaining a suspension of nanoionite in the form of ions OH - NIA (OH). 1 l of anion exchange resin is soaked in 800 ml of distilled water until completely swollen, washed from suspended particles. The swollen anion exchange resin is transferred to a column connected to a pressure vessel with a 1 M HCl solution. HCl is passed until there is no iron in the samples of the filtrate (ammonium rodanide control). After that, the anion exchange resin is washed with distilled water until neutral according to a universal indicator. Translation of anion exchange resin in the OH form: 1 M NaOH solution is passed through the column until the concentration at the inlet and outlet of the column is equalized. After that, the anion exchange resin is washed with distilled water until neutral according to a universal indicator. Next, the anion exchange resin is dried and subjected to grinding and stepwise centrifugation according to the procedure described in example 1, p. 1.
2. Методом обратного титрования определяют концентрацию НИА(ОН). К точной аликвоте НИА (VНИА) добавляют избыточное количество соляной кислоты (CHClVHCl), тщательно перемешивают и спустя 5 мин оттитровывают избыток кислоты щелочью известной концентрации (CNaOH) (индикатор фенолфталеин). Концентрацию НИА рассчитывают по формуле:2. The concentration of NIA (OH) is determined by the method of back titration. An excess of hydrochloric acid (C HCl V HCl ) is added to the exact aliquot of NIA (V NIA ), mixed thoroughly and after 5 minutes the excess acid is titrated with alkali of known concentration (C NaOH ) (phenolphthalein indicator). The concentration of NIA is calculated by the formula:
она составила 0.0021 М.she was 0.0021 M.
3. Определяют весовую концентрацию НИА - 1.21 г/л.3. Determine the weight concentration of NIA - 1.21 g / l.
4. Натриевая соль комплекса кобальта, Na3[(Co(NO2)6], гексанитрокобальтат натрия, хорошо растворима в воде с нейтральной реакцией с образованием 3-зарядных анионов лекарственного вещества - гексанитрокобальтата и коионов натрия. Раствор гексанитрокобальтата натрия готовят из перекристаллизованной соли. Готовят целевой продукт CONAN в виде суспензии НИА в форме анионов гексанитрокобальтата в растворе NaCl. 25 мл суспензии НИА(ОН) с концентрацией 2.1 мМ нейтрализовали 105 мкл 0,5 М НСl, затем добавляют 105 мкл свежеприготовленного 0,5 г-экв/л раствора Na3[(Co(NO2)6].4. The sodium salt of the cobalt complex, Na 3 [(Co (NO 2 ) 6 ], sodium hexanitrocobaltate, is readily soluble in water with a neutral reaction with the formation of 3-charged anions of the drug substance - hexanitrocobaltate and sodium coions. A solution of sodium hexanitrocobaltate is prepared from recrystallized salt Prepare the target product CONAN in the form of a suspension of NIA in the form of anions of hexanitrocobaltate in a NaCl solution. Na 3 solution [(Co (NO 2 ) 6 ].
5. Испытание образца CONAN in vitro с концентрацией C=2.1 мМ на клетках HeLa (см. Пример 1, п. 5).5. Testing a CONAN sample in vitro with a concentration of C = 2.1 mM on HeLa cells (see Example 1, paragraph 5).
Наибольший цитостатический эффект на клетки HeLa оказывал препарат CONAN с концентрацией 0.1 мМ. Такая концентрация может создаваться при введении изучаемого вещества в 4 л крови в количестве 200 мг.The highest cytostatic effect on HeLa cells was exerted by CONAN with a concentration of 0.1 mM. This concentration can be created with the introduction of the studied substance in 4 l of blood in an amount of 200 mg.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016130669A RU2635865C1 (en) | 2016-07-26 | 2016-07-26 | Method for obtaining nanoparticles of polystyrene ion exchangers for delivery of antitumour preparations |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016130669A RU2635865C1 (en) | 2016-07-26 | 2016-07-26 | Method for obtaining nanoparticles of polystyrene ion exchangers for delivery of antitumour preparations |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2635865C1 true RU2635865C1 (en) | 2017-11-16 |
Family
ID=60328607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016130669A RU2635865C1 (en) | 2016-07-26 | 2016-07-26 | Method for obtaining nanoparticles of polystyrene ion exchangers for delivery of antitumour preparations |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2635865C1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2565432C1 (en) * | 2014-11-20 | 2015-10-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of obtaining nanoparticles of boron nitride for delivery of anti-tumour medications |
-
2016
- 2016-07-26 RU RU2016130669A patent/RU2635865C1/en active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2565432C1 (en) * | 2014-11-20 | 2015-10-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of obtaining nanoparticles of boron nitride for delivery of anti-tumour medications |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| Guo X. et. al. Ion-exchange resins as drug delivery carriers. J Pharm Sci. 2009 Nov; 98(11):3886-902. * |
| Guo X. et. al. Ion-exchange resins as drug delivery carriers. J Pharm Sci. 2009 Nov; 98(11):3886-902. Qin F et. al. Preparation and evaluation of a timolol maleate drug-resin ophthalmic suspension as a sustained-release formulation in vitro and in vivo. Drug Dev Ind Pharm. 2016; 42(4):535-45. doi: 10.3109/03639045.2015.1085872. Epub 2015 Sep 14. Jeong SH, Park K. Drug loading and release properties of ion-exchange resin complexes as a drug delivery matrix. Int J Pharm. 2008 Sep 1; 361(1-2):26-32. doi: 10.1016/j.ijpharm.2008.05.006. Epub 2008 May 15. Yu B et.al. Nano/microstructured ion exchange resins and their applications. J Nanosci Nanotechnol. 2014 Feb; 14(2):1790-8. * |
| Jeong SH, Park K. Drug loading and release properties of ion-exchange resin complexes as a drug delivery matrix. Int J Pharm. 2008 Sep 1; 361(1-2):26-32. doi: 10.1016/j.ijpharm.2008.05.006. Epub 2008 May 15. * |
| Qin F et. al. Preparation and evaluation of a timolol maleate drug-resin ophthalmic suspension as a sustained-release formulation in vitro and in vivo. Drug Dev Ind Pharm. 2016; 42(4):535-45. doi: 10.3109/03639045.2015.1085872. Epub 2015 Sep 14. * |
| Yu B et.al. Nano/microstructured ion exchange resins and their applications. J Nanosci Nanotechnol. 2014 Feb; 14(2):1790-8. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kankala et al. | Overcoming multidrug resistance through the synergistic effects of hierarchical pH-sensitive, ROS-generating nanoreactors | |
| Song et al. | A low‐toxic multifunctional nanoplatform based on Cu9S5@ mSiO2 core‐shell nanocomposites: combining photothermal‐and chemotherapies with infrared thermal imaging for cancer treatment | |
| Agostoni et al. | Towards an Improved anti‐HIV Activity of NRTI via Metal–Organic Frameworks Nanoparticles | |
| Liu et al. | Combined photothermal and photodynamic therapy delivered by PEGylated MoS 2 nanosheets | |
| Petushkov et al. | Effect of crystal size and surface functionalization on the cytotoxicity of silicalite-1 nanoparticles | |
| US20040170694A1 (en) | Therapeutic and prophylactic compositions including catalytic biomimetic solids and methods to prepare and use them | |
| Wang et al. | Spindle‐Like Polypyrrole Hollow Nanocapsules as Multifunctional Platforms for Highly Effective Chemo–Photothermal Combination Therapy of Cancer Cells in Vivo | |
| Devanand Venkatasubbu et al. | Size-mediated cytotoxicity of nanocrystalline titanium dioxide, pure and zinc-doped hydroxyapatite nanoparticles in human hepatoma cells | |
| Arun Kumar et al. | Two‐dimensional metal organic frameworks for biomedical applications | |
| de la Torre et al. | ϵ‐Polylysine‐Capped Mesoporous Silica Nanoparticles as Carrier of the C9h Peptide to Induce Apoptosis in Cancer Cells | |
| Tian et al. | Near Infrared‐Triggered Theranostic Nanoplatform with Controlled Release of HSP90 Inhibitor for Synergistic Mild Photothermal and Enhanced Nanocatalytic Therapy with Hypoxia Relief | |
| Klesing et al. | Positively charged calcium phosphate/polymer nanoparticles for photodynamic therapy | |
| Kar et al. | Curcumin ameliorates the targeted delivery of methotrexate intercalated montmorillonite clay to cancer cells | |
| Rabiee et al. | ZnAl nano layered double hydroxides for dual functional CRISPR/Cas9 delivery and enhanced green fluorescence protein biosensor | |
| Posati et al. | Selective internalization of ZnAl-HTlc nanoparticles in normal and tumor cells. A study of their potential use in cellular delivery | |
| CN103961712A (en) | Superparamagnetic ferroferric oxide nano particle drug carrier, preparation method and application thereof | |
| CN109549954B (en) | Phosphorus-based material preparation and preparation method and application thereof | |
| Rejinold et al. | Gold–chitin–manganese dioxide ternary composite nanogels for radio frequency assisted cancer therapy | |
| Huang et al. | A multifunctional layered nickel silicate nanogenerator of synchronous oxygen self-supply and superoxide radical generation for hypoxic tumor therapy | |
| Heleg-Shabtai et al. | Gossypol-capped mitoxantrone-loaded mesoporous SiO2 NPs for the cooperative controlled release of two anti-cancer drugs | |
| Othman et al. | Sonoco green decoration of clinoptilolite with MgO nanoparticles as a potential carrier for 5-fluorouracil drug: Loading behavior, release profile, and cytotoxicity | |
| Deepika et al. | Vanadium oxide nanorods as DNA cleaving and anti-angiogenic agent: novel green synthetic approach using leaf extract of Tinospora cordifolia | |
| Mumtaz et al. | Multifunctional nanodiamonds as emerging platforms for cancer treatment, and targeted delivery of genetic factors and protein medications—a review | |
| Rafiee et al. | Influence of pH, temperature, and alternating magnetic field on drug release from Keggin-type heteropoly acid encapsulated in iron–carboxylate nanoscale metal–organic framework | |
| Yan et al. | Chitosan modified ultra-thin hollow nanoparticles for photosensitizer loading and enhancing photodynamic antibacterial activities |