НИИ Скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
В работе рассматривается одно из важнейших направлений в современной фармакологии – адресная доставка лекарственных препаратов, а именно направленный транспорт лекарственного вещества в заданную область организма, которая реализуется при помощи носителей, имеющих, как правило, размеры в десятки или сотни нанометров, различную природу и химическое строение. Обсуждается доставка противоопухолевых препаратов с помощью наночастиц. Иммобилизация лекарств на наноносителях позволяет повысить их биодоступность. Различные производные графена – оксид графена (GO) и восстановленный оксид графена (RGO) – тестируются в качестве носителей для доставки лекарств. Для адресной доставки лекарств в онкологии есть несколько подходов. Первый, простой – прикрепление, как низко-, так и высокомолекулярного препарата на поверхность носителя напрямую. Препарат доксорубицин, прочно связанный с поверхностью оксида графена и высвобождается только в кислотной среде опухоли. Второй, более сложный способ - прикрепить к поверхности носителя не только действующее вещество, но и направляющие молекулы – лиганды. Иногда сам лиганд может быть одновременно и лекарством. ПолиГрафен (ПГ) – оригинальный модифицированный аналог терморасщепленного графита, получен в виде новой формы расширенного графита, после многократной химической модификации и термоактивации приводится к характеристикам слоистого материала со стопками углеродных монослоев меньшей кратности (от 5 до 50), вплоть до одиночных листов графена. Приведены результаты испытаний ПГ в качестве действующей основы для иммобилизации ферментов, в частности, на примере противоопухолевого фермента L-лизин-α-оксидазы. Эти данные указывают на перспективность возможного биомедицинского применения ПГ в онкологии, а именно, при лечении рака кишечника. Модифицированные формы графена и полиграфена следует рассматривать как новый переносчик лекарственных средств.
графен, полиграфен, доставка лекарств, онкология кишечника
1. Абашкин Д. Наночастицы - инструмент адресной доставки лекарств.
2. Ganta S., Devalapally H., Shahiwala A. et al. A review of stimuli-responsive nanocarriers for drug and gene delivery. J Control Release, 2008, vol. 126, no. 3, pp. 187-204.
3. Torchilin V.P. Nanoparticulates as drug carriers. London: Imperial College Press, 2006, 724 p.
4. Ventola C.L. Progress in nanomedicine: approved and investigational nanodrugs. P&T a peer-reviewed journal for formulary management, 2017, vol. 42, no. 12, pp. 742-755.
5. Yuqin Xiao, Yoong Xin Pang, Yuxin Yan, Ping Qian, Haitao Zhao, Sivakumar Manickam,Tao Wu, Cheng Heng Pang; Synthesis and Functionalization of Graphene Materials for Biomedical Applications: Recent Advances, Challenges, and Perspectives. Adv. Sci., 2023, vol. 10, p. 2205292, doi:https://doi.org/10.1002/advs.202205292.
6. Ушакова С.А. Использование графена в медицине. Научные исследования и разработки 2018 года: сборник материалов IV Международной научно-практической конференции. Новосибирск: Изд-во ООО «Центр развития научного сотрудничества», 2018, с. 15-19.
7. Полякова М. 2D-почтальон: системы доставки лекарств на основе графена.
8. Han Hu, Zongbin Zhao, Wubo Wan, Yury Gogotsi, Jieshan Qiu. Ultralight and Highly Compressible Graphene Aerogels. Adv. Mater., 2013, vol. 25, pp. 2219-2223.
9. Li D., Kaner R.B. MATERIALS SCIENCE: Graphene-Based Materials. Science, 2008, vol. 320, pp. 1170-1171.
10. Schedin F., Geim A.K., Morozov S.V. et al. Detection of Individual Gas Molecules Adsorbed on Graphene. Nat. Mater., Nature Materials, 2007, vol. 6, no. 9, pp. 652-655, doi:https://doi.org/10.1038/nmat1967.
11. Feng Yin, Kuan Hu, Yangzi Chen, Mengying Yu, Dongyuan Wang, et. al. SiRNA Delivery with PEGylated Graphene Oxide Nanosheets for Combined Photothermal and Genetherapy for Pancreatic Cancer. Theranostics, 2017, vol. 7, pp. 1133-1148.
12. Nayak T.R., Andersen H., Makam V.S., Khaw C., Bae S. et. al. Graphene for Controlled and Accelerated Osteogenic Differentiation of Human Mesenchymal Stem Cells. ACS Nano., 2011, vol. 5, pp. 4670-4678.
13. Lalwani G., Henslee A.M., Farshid B., Lin L., Kasper F.K., et. al. Two-Dimensional Nanostructure-Reinforced Biodegradable Polymeric Nanocomposites for Bone Tissue Engineering. Biomacromolecules, 2013, vol. 14, pp. 900-909.
14. Fabbro А., Scaini D., Leon V., Vazquez E., Cellot G. et. al. Graphene-Based Interfaces Do Not Alter Target Nerve Cells. ACS Nano, 2016, vol. 10, pp. 615-623.
15. Постнов В.Н. и др. Наноразмерные носители для доставки лекарственных препаратов. Биотехносфера, 2013, № 6 (30), c. 16-27.
16. Kai Yang et. al. Graphene in Mice: Ultrahigh In Vivo Tumor Uptake and Efficient Photothermal Therapy. Nano Letters, 2010, vol. 10, no. 9, pp. 3318-3323, doi:https://doi.org/10.1021/nl100996u.
17. Liangzhu Feng, Zhuang Liu. Graphene in biomedicine: opportunities and challenges. Nanomedicine, 2011, no. 6, pp. 317-324.
18. Jibin Song, Xiangyu Yang, Orit Jacobson, Lisen Lin, Peng Huang et. al. Sequential Drug Release and Enhanced Photothermal and Photoacoustic Effect of Hybrid Reduced Graphene Oxide-Loaded Ultrasmall Gold Nanorod Vesicles for Cancer Therapy. ACS Nano, 2015, vol. 9, pp. 9199-9209.
19. Zhuqing Wang, Lucio Colombi Ciacchi, Gang Wei. Recent Advances in the Synthesis of Graphene-Based Nanomaterials for Controlled Drug Delivery. Applied Sciences, 2017, vol. 7, p. 1175.
20. Jingquan Liu, Liang Cui, Dusan Losic. Graphene and graphene oxide as new nanocarriers for drug delivery applications. Acta Biomaterialia, 2013, vol. 9, pp. 9243-9257.
21. Jiang T., Sun W., Zhu Q., Burns N.A., Khan S.A. et. al. Furin-Mediated Sequential Delivery of Anticancer Cytokine and Small-Molecule Drug Shuttled by Graphene. Adv. Mater., 2015, vol. 27, pp. 1021-1028.
22. Vincent M., Lazaro I. de, Kostarelos K. Graphene materials as 2D non-viral gene transfer vector platforms. Gene Ther., 2017, vol. 24, pp. 123-132.
23. Yuqi Yang, Abdullah Mohamed Asiri, Zhiwen Tang, Dan Du, Yuehe Lin. Graphene based materials for biomedical applications. Materials Today, 2013, vol. 16, pp. 365-373.
24. Абаев М. Графен и плазмонный резонанс для будущего медицины. Наука и жизнь, 2015, № 11, с. 78-80.
25. Поройский С.В., Носаева Т.А., Коняева Н.В. Использование графена и наноматериалов на его основе в медицине. Волгоградский научно-медицинский журнал, 2014, № 3, с. 9-10.
26. Hongqian Bao, Yongzheng Pan, Yuan Ping, Nanda Gopal Sahoo, Tongfei Wu et. al. Chitosan-Functionalized Graphene Oxide as a Nanocarrier for Drug and Gene Delivery. Small, 2011, vol. 7, no. 11, pp. 1569-1578.
27. Yang Li, Ying Liu, Yujian Fu, Taotao Wei, Laurent Le Guyader et. al. The triggering of apoptosis in macrophages by pristine graphene through the MAPK and TGF-beta signaling pathways. Biomaterials, 2012, vol. 33, pp. 402-411.
28. Amano M. et al. Recombinant expression, molecular characterization and crystal structure of antitumor enzyme, L-lysine α-oxidase from Trichoderma viride. The Journal of Biochemistry, 2015, no. 6 (157), pp. 549-559.
29. El-Shanawany A. et al. Purification, characterization and antitumor activity of L-lysine-a-oxidase from Trichoderma harzianum Rifai AUMC No 848. Journal of Scientific and Engineering Research, 2018, no. 9 (5), pp. 350-367.
30. Torii S., Naito M., Tsuruo T. Apoxin I, a Novel Apoptosis-inducing Factor with L -Amino Acid Oxidase Activity Purified from Western Diamondback Rattlesnake Venom. The Journal of Biological Chemistry, 1997, no. 14 (272), pp. 9539-9542.
31. Подборонов В.М. и др. Доклинические испытания противоопухолевого фермента L-лизин-α-оксидазы. Антибиотики и химиотерапия, 2010, № 9-10 (55), с. 33-36 .
32. Покровский В.С., Трещалина Е.М. Ферментные препараты в онкогематологии: актуальные направления экспериментальных исследований и перспективы клинического применения. Клиническая онкогематология, 2014, № 1 (7), с. 28-38.
33. Смирнова И.П. и др. Изучение дейсвтия противоопухолевого фермента L-лизин-α-оксидазы из культуры Trichoderma harzianum Rifai F180 на окисление L-лизина методом капиллярного электрофореза. Антибиотики и химиотерапия, 2014, № 3-4 (59), с. 12-15.
34. Smirnova I.P., Kuznetsova O.M., Botin A.S., Siatkin S.P., Kuznetsov V.I., Myandina G.I., Nurmuradov M.K. Аmino oxidase activities of antitumor enzyme producer from Trichoderma. Drug Invention Today, 2019, vol. 11, no. 3, pp. 758-762.
35. Ботин А.С., Буравцев В.Н., Полетаев А.И., Смирнова И.П. Возможность иммобилизации ферментов в структуру полиграфена на примере L-лизин-альфа-оксидазы. Труды 2-й Международной научно-практической конференции «Графен и родственные структуры: синтез, производство и применение», 2017, с. 36-39 .
