CC BY
12
УДК 544.774.4
Мищенко Е.В., Паламарчук Н.П., Королёва М.Ю., Inbal A.I., Danino D.
МОДИФИКАЦИЯ ТВЕРДЫХ ЛИПИДНЫХ НАНОЧАСТИЦ КОЛЛОИДНЫМИ ЧАСТИЦАМИ SiO2
Мищенко Екатерина Валерьевна - аспирант 2-го года обучения кафедры наноматериалов и нанотехнологии; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва, 125047, Миусская пл., д. 9 [email protected].
Паламарчук Наталья Павловна - студентка 4 курса бакалавриата, кафедра наноматериалов и нанотехнологии; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева;
Королёва Марина Юрьевна - д.х.н., профессор кафедры наноматериалов и нанотехнологии; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева;
Inbal Abutbul Ionita- Ph.D. Chemistry, senior researcher at the Faculty of Biotechnology and Food Engineering at Technion-Israel Institute of Technology;
Danino Dganit - Ph.D. Chemistry, Professor at the Faculty of Biotechnology and Food Engineering at Technion-Israel Institute of Technology, Technion City, Haifa, 32000, Israel.
В данной работе рассмотрены условия получения твердых липидных наночастиц с поверхностью, модифицированной наночастицами SiO2. Изучена стабильность таких гибридных частиц к коагуляции в зависимости от степени заполнения поверхности наночастицами SiO2.
Ключевые слова: твердые липидные наночастицы, наночастицы оксида кремния, коагуляция
MODIFICATION OF SOLID LIPID NANOPARTICLES WITH SILICA PARTICLES
Mishchenko E.V.1, Palamarchuk N.P. 1, Koroleva M.Y. 1, Inbal A.I.2, Danino D.2 1Mendeleev University of Chemical Technology, Moscow, Russia. 2 Technion-Israel Institute of Technology, Haifa, Israel
In this paper, the production of solid lipid nanoparticles with a modified surface with SiO2 nanoparticles was considered. The influence of the surface coverage with SiO2 nanoparticles on the stability of these hybrid particles was studied.
Keywords: solid lipid nanoparticles, silica nanoparticles, flocculation
В настоящее время в качестве систем доставки лекарственных соединений широко исследуются коллоидные системы на основе липидов [1-3]. Преимуществами систем на основе липидов являются их биосовместимость и низкая токсичность, что делает их перспективными переносчиками биологически активных соединений. В качестве таких липидных систем могут быть использованы липидные наночастицы, матрица которых является твердой при температуре окружающей среды [2-4]. Липидную основу ТЛН обычно составляют такие липиды, как триглицериды, частичные глицериды или жирные кислоты. Для стабилизации ТЛН обычно используют неионогенные поверхностно-активные вещества (ПАВ). Из-за низкого поверхностного заряда ТЛН, как правило нестабильны к коагулции. Устойчивость липидных наночастиц с низким поверхностным зарядом может быть увеличена при создании оболочки из наночастиц оксида кремния.
В данной работе были исследованы ТЛН, липидное ядро которых состояло из стеариновой кислоты. Для стабилизации использовались неионные ПАВ группы Tween и Span. ТЛН были получены методом температурной инверсии фаз. Для увеличения поверхностного заряда ТЛН в их состав включались катионное ПАВ -
цетилтриметиламмоний бромид (ЦТАБ) или анионное ПАВ - додецилсульфат натрия (ДСН). Для создания оболочки на поверхности липидных наночастиц были использованы наночастицы оксида кремния Ludox HS-30 (ЬНБ), имеющие отрицательный поверхностный заряд в нейтральной среде, или наночастицы Ludox ^ (ЬСЬ) с положительным поверхностным зарядом в нейтральной среде.
Размер ТЛН определяли с помощью метода динамического светорассеяния и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). На рис. 1а приведена микрофотография ТЛН,
стабилизированных только неиоными ПАВ. На рис. 1б приведены распределения по размерам ТЛН с добавками ионных ПАВ. Средний размер ТЛН с ЦТАБ составил 50±4 нм, ТЛН с ДСН - 68±5 нм.
Для нанесения оболочки на поверхность ТЛН золи ЬНБ и ЬСЬ разбавляли до требуемой концентрации и смешивали с суспензией ТЛН при интенсивном диспергировании. В дальнейшем под степенью заполнения поверхности ТЛН наночастицами SiO2 подразумевается условная величина, полученная из расчета, что все добавленные в систему наночастицы оксида кремния адсорбировались на поверхности ТЛН.
Как видно из рис. 2а, при добавлении в суспензию ТЛН наночастиц оксида кремния средний размер гибридных частиц увеличился. Это косвенно свидетельствует об осаждении наночастиц SiO2 на поверхности ТЛН. При заполнении поверхности ТЛН на 15% средний размер гибридных частиц ТЛН+@ЬНБ увеличился от 50 до 80 нм. При заполнении поверхности на 40% - до ~95 нм. Через 1
сут размер гибридных частиц практически не изменился при 15% заполнении поверхности (рис. 2б). При степени заполнения поверхности на 40% средний размер гибридных частиц вырос до —105 нм, что наиболее вероятно, обусловлено дальнейшей адсорбцией отрицательно заряженных наночастиц БЮ2 на поверхности ТЛН.
Рис. 2. Распределения по размерам гибридных частиц ТЛН+@ЬНБ в зависимости от степени заполнения поверхности наночастицами оксида кремния после получения (а) и через 1 сут (б)
При модификации поверхности ТЛН наночастицами ЬСЬ средний размер гибридных частиц ТЛН-@ЬСЬ резко вырос (рис. 3 а). Причем при степени заполнения 80 и 100% размер гибридных частиц составлял —120 нм, что приблизительно соответствует размеру ТЛН с монослойной оболочкой из наночастиц оксида кремния. При степени заполнения 15 и 30% размер гибридных частиц был больше, что может быть обусловлено адсорбцией небольших агрегатов наночастиц SiO2. Через 1 сут размер гибридных частиц с 100% заполнением поверхности изменился незначительно (рис. 3б). Размеры частиц с меньшим заполнением поверхности увеличились, по-видимому, из-за агрегации как ТЛН, так и наночастиц оксида кремния.
На рис. 4 показаны зависимости ^-потенциала гибридных частиц от степени заполнения их поверхности наночастицами БЮ2. До нанесения оболочки из наночастиц оксида кремния ^-потенциал ТЛН+ и ТЛН- был равен +70 мВ и -68 мВ соответственно. При степени заполнения более 10% происходила перезарядка поверхности ТЛН, исходные ТЛН- с оболочкой из ЬСЬ становились положительно заряженными, а ТЛН+ с оболочкой из ЬНБ приобретали отрицательный заряд. При степени заполнения поверхности >30% ^-потенциал гибридных частиц практически не изменялся и был равен —50 мВ у ТЛН-@ЬСЬ и около -60 мВ у ТЛН+@ЬШ.
40
30
о4
¡я
ч
о
<3 20
S 10
а)
Степень заполнения поверхности, %
-15
- 30
-80
-100
25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 Диаметр, нм
30
25
%
,я
л о
20
10
б)
Степень заполнения поверхности, %
-15
30
-80
-100
25 75 125 175 225 275 325 375 Диаметр, нм
Рис. 3. Распределения по размерам гибридных частиц ТЛН-@ЬСЬ в зависимости от степени заполнения поверхности наночастицами оксида кремния после получения (а) и через 1 сут (б)
• T.1H-@LCL
• T.1H+@LHS
20 40 60 80 100
Степень заполнения поверхности, %
т
Рис. 4. Зависимость ^-потенциала гибридных частиц от степени заполнения их поверхности наночастицами оксида кремния
Возможно, что при высоких степенях заполнения наночастицы оксида кремния агрегировали на поверхности ТЛН. При этом на поверхности ТЛН оставались значительные участки без адсорбированных наночастиц оксида кремния, однако для более точного определения структуры слоя наночастиц БЮ2 на поверхности липидных частиц требуется дальнейшее их исследование.
Данная работа выполнена при финансовой
поддержке РФФИ и МНТИ в рамках научных
проектов № 19-53-06014 и 3-16496.
Список литературы
1. Королева М.Ю., Юртов Е.В. Наноэмульсии: свойства, методы получения и перспективные области применения// Успехи химии. - 2012. - Т. 81, № 1.- С. 21-43.
2. Koroleva M., Gorbachevski O., Yurtov E. Preparation and characterization of lipid microcapsules coated with SiO2@Al2O3 core-shell nanoparticles as carriers for lipophilic drug delivery // Materials Chemistry and Physics. - 2017. - V. 202. P. 1-6.
3. Королева М.Ю., Горбачевский О.С., Юртов Е.В. Парафиновые эмульсии, стабилизированные полимером, ПАВ и наночастицами // Теоретические основы химической технологии. -2017. - Т. 51, № 1. - С. 118-126.
4. Мищенко Е.В., Гилёва А.М., Сапач А.Ю., Курбанова Л.А., Марквичева Е.А., Королёва М.Ю. Липидные нано- и микрочастицы для доставки противораковых лекарственных соединений // Успехи в химии и химической технологии. - 2019. Т. 33, № 10 (220). - С. 32-34.
я15
5
0
0
