Biomedical nanocomposites with nanorobot functions: state of research, development, and prospects of practical introduction

Gorbyk, P. P.

doi:10.15407/hftp11.01.128

Cited by 13 publications

(3 citation statements)

References 26 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…1 наведено схему багаторівневого магнітокерованого нанокомпозиту, здатного розпізнавати органи-мішені чи клітини-мішені для адресної доставки і депонування в них протипухлинних лікарських засобів, а також виконувати діагностичні, терапевтичні та відновлювальні функції, характерні для медичних нанороботів. Концепцію створення таких нанокомпозитів було запропоновано нами і на сьогодні вже добре опрацьовано з наукової та практичної точок зору [1][2][3][4][5][6][7][8][9].…”

Section: нові спеціальні матеріали та покриття що ефективно поглинают...unclassified

“…Тому спочатку ми синтезували та вивчили властивості широкого асортименту експериментальних наноматеріалів з магнітними і діелектричними втратами. До них, зокрема, належать матеріали на основі речовин з розвиненою поверхнею і фазовими нестабільностями типу метал-діелектрик, метал-напівпровідник, провідник-надпровідник [17], нанорозмірні ферити та їх тверді розчини [6][7][8][9], багатостінні вуглецеві нанотрубки (БВНТ) та нановолокнисті структури [18,19], графенові нанопластини та їх нанокомпозити [20], метал-вуглецеві нанокомпозити типу ядро-оболонка [21], нанорозмірні напівпровідникові та іонпровідні структури [22][23][24] тощо.…”

Section: нові спеціальні матеріали та покриття що ефективно поглинают...unclassified

See 1 more Smart Citation

Нові Спеціальні Матеріали Та Покриття, Що Ефективно Поглинають Електромагнітне Інфрачервоне Та Інші Випромінювання

Горбик¹

2023

Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr.

View full text Add to dashboard Cite

У доповіді наведено найважливіші результати фундаментальних та прикладних досліджень, проведених в Інституті хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України та спрямованих на розроблення нових перспективних спеціальних матеріалів і покриттів, що ефективно поглинають електромагнітне надвисокочастотне та інфрачервоне випромінювання, а також задовольняють певні вимоги щодо масогабаритних і кліматичних характеристик. Сфера застосування таких покриттів охоплює широке коло об’єктів різного призначення, що використовуються на суші, воді, в повітрі і навіть у космосі, а їх розроблення є актуальною проблемою, яка має важливе науково-технічне та оборонне значення.

show abstract

Section: нові спеціальні матеріали та покриття що ефективно поглинают...unclassified

Нові Спеціальні Матеріали Та Покриття, Що Ефективно Поглинають Електромагнітне Інфрачервоне Та Інші Випромінювання

Горбик¹

2023

Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Among the nanodisperse magnetically sensitive materials used to create multifunctional MNCs, magnetite (Fe 3 O 4 ) and its modified forms occupy an important place due to their unique physicochemical and biological properties [15][16][17][18][19][20]. In particular, MNCs based on single-domain Fe 3 O 4 with a core-shell structure and hierarchical multilevel nanoarchitecture are capable to performing a theranostic complex of functions characteristic of medical-biological nanorobots [20][21][22][23][24][25][26][27][28][29][30]: recognition of microbiological objects in biological environments; targeted delivery of drugs to target cells and organs and deposition; complex local chemo-, immuno-, neutron-capture-, hyperthermic-, photodynamic therapy and real-time diagnostics; detoxification of the body by adsorption of cell decomposition residues, viral particles, heavy metal ions, etc. and their removal by magnetic field.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Magnetosensitive Nanocomposite Fe3O4/Al2O3/С Synthesis and Properties

2023

Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii

View full text Add to dashboard Cite

The processes of carbonization of sucrose-containing coatings on the surface of single-domain magnetite and magnetosensitive nanocomposite (MNC) Fe 3 O 4 /Al 2 O 3 are studied. The MNC with a carbon surface is synthesized by the method of low-temperature pyrolysis of carbohydrates. As revealed, the used heat-treatment mode does not lead to deterioration of the magnetic characteristics of magnetite under the condition of preliminary creation of a protective layer of alumina on its surface. Differential thermal analysis (DTA) in combination with differential thermogravimetric analysis (DTGA) and programmed temperature-desorption mass spectrometry show that the carbonization of sucrose under these conditions is complete. The shape and dimensions of the Fe 3 O 4 , Fe 3 O 4 /Al 2 O 3 and Fe 3 O 4 /Al 2 O 3 /С MNCs are investigated by the TEM method. As established, the values of the specific saturation magnetization of MNCs are consistent with the corresponding changes in the mass fraction of magnetite in the Fe 3 O 4 /Al 2 O 3 and Fe 3 O 4 /Al 2 O 3 /С structures. The results of TEM studies and magnetic measurements indicate the formation of the Fe 3 O 4 /Al 2 O 3 and Fe 3 O 4 /Al 2 O 3 /С MNCs by the core-shell type. Methylene blue is used to study the adsorption activity of the Fe 3 O 4 /Al 2 O 3 /С MNC surface. The results of the work can be used in the development of new magnetically controlled adsorption materials for medical-biological purposes. Досліджено процеси карбонізації сахарозовмісних покриттів на поверхні однодоменного магнетиту та магнеточутливого нанокомпозиту (МНК) Fe 3 O 4 /Al 2 O 3 . Методом низькотемпературної піролізи вуглеводів синтезовано МНК з вуглецевою поверхнею. Встановлено, що використовуваний режим термооброблення не призводить до погіршення магнетних характеристик магнетиту за умови попереднього створення на його поверхні захисного шару оксиду Алюмінію. Диференційна термічна аналіза (ДТА) у поєднанні з диференційною термоґравіметричною

show abstract

Magnetically sensitive nanocomposites for targeted antitumor therapy with application of gemcitabine

Корнійчук¹,

Turanska²,

Petranovska³

et al. 2020

Him. Fiz. Tehnol. Poverhni

View full text Add to dashboard Cite

The aim of the work is synthesis and study on the properties of polyfunctional magnetosensitive nanocomposites (NC) and target-directed magnetic fluids (MF) based on physiological solution (PS), magnetite, gemcitabine (GEM) and HER2 antibodies (AB), promising for use in targeted antitumor therapy against MDA-MB-231 aggressive tumor cells of triple-negative human breast cancer (BC) with high proliferative and metastatic activity. The specific surface area (Ssp) of samples was determined by the method of thermal desorption of nitrogen using a device KELVIN 1042 of “COSTECH Instruments”. The size of nanoparticles (NP) has been estimated by the formula DBET = 6/(ρSBET), where ρ is the density of NC particle, SBET is the value of the specific surface area calculated by the polymolecular adsorption theory of Brunauer, Emmett and Teller (BET). The surface condition of nanodispersed samples was studied by IR spectroscopy (“Perkin Elmer” Fourier spectrometer, a model 1720X). To calculate the concentration of hydroxyl groups on the surface of nanostructures, the method of differential thermal analysis was used in combination with differential thermogravimetric analysis. The thermograms were recorded using a derivatograph Q-1500D of MOM firm (Hungary) in the temperature range of 20–1000 °C at a heating rate of 10 deg/min. X-ray phase analysis of nanostructures was performed using a diffractometer DRON-4-07 (CuKα radiation with a nickel filter in a reflected beam, the Bragg-Brentano focusing). The size and shape of NP were determined by electron microscopy (a transmission electron microscope (TEM) JEM-2100F (Japan)). The hysteresis loops of the magnetic moment of the samples were measured using a laboratory vibration magnetometer of Foner type at room temperature. Measurement of optical density, absorption spectra and GEM concentration in solutions was performed by spectrophotometric analysis (Spectrometer Lambda 35 UV/Vis Perkin Elmer Instruments). The amount of adsorbed substance on the surface of magnetite was determined using a spectrophotometer at λ = 268 nm from a calibration graph. The thickness of the adsorbed layer of GEM in the composition of Fe3O4@GEM NC was determined by magnetic granulometry. To study the direct cytotoxic/cytostatic effect of a series of experimental samples of MF based on PS, Fe3O4 NP, GEM, HER2 AB, as well as MF components in mono- or complex use, onto MDA-MB-231 cells in vitro, IC50 index was determined. MF were synthesized on the basis of single-domain Fe3O4 and PS, stabilized with sodium oleate (Ol.Na) and polyethylene glycol (PEG), containing GEM and HER2 (Fe3O4@GEM/Ol.Na/PEG/HER2+PS). The cytotoxic/cytostatic activity of MF against MDA-MB-231 cells was studied. It was found that as a result of application of synthesized MF composed of Fe3O4@GEM/Ol.Na/PEG/HER2+PS at the concentration of magnetite of 0.05 mg/mL, GEM - 0.004 mg/mL and HER2 AB - 0.013 μg/mL, a synergistic effect arose, with reduction of the amount of viable BC cells to 51 %. It has been proved that when using MF based on targeted Fe3O4/GEM/HER2 complex, the increased antitumor efficacy is observed compared to traditional use of the drug GEM, with a significant reduction (by four times) of its dose. The high cytotoxic/cytostatic activity of Fe3O4/GEM/HER2 complexes is explained by the fact that endogenous iron metabolism disorders play a significant role in the mechanisms of realization of the apoptotic program under the influence of nanocomposite. Thus, when the nanocomposite system contains Fe3O4/GEM/HER2 complexes in MDA-MB-231 cells, a significant increase is observed in the level of “free iron”, which favours formation of reactive oxygen species and causes oxidative stress (Fenton reaction). The consequences of oxidative stress are induction of apoptosis, enhancement of lipid peroxidation processes, as well as structural and functional rearrangement of biological membranes. The prospects have been shown of further studies of Fe3O4@GEM/Ol.Na/PEG/HER2+PS MF in order to create on their basis a magnetically carried remedy for use in targeted antitumor therapy.

show abstract

Biomedical nanocomposites with nanorobot functions: state of research, development, and prospects of practical introduction

Cited by 13 publications

References 26 publications

Нові Спеціальні Матеріали Та Покриття, Що Ефективно Поглинають Електромагнітне Інфрачервоне Та Інші Випромінювання

Нові Спеціальні Матеріали Та Покриття, Що Ефективно Поглинають Електромагнітне Інфрачервоне Та Інші Випромінювання

Magnetosensitive Nanocomposite Fe3O4/Al2O3/С Synthesis and Properties

Magnetically sensitive nanocomposites for targeted antitumor therapy with application of gemcitabine

Contact Info

Product

Resources

About