NANOGEL представляет собой наночастицы , состоящий из гидрогеля -a сшиты гидрофильную полимерную сетку. Наногели чаще всего состоят из синтетических полимеров [1] или биополимеров, которые химически или физически сшиты. [2] Наногели обычно имеют диаметр от десятков до сотен нанометров. Подобно гидрогелям, наногели имеют низкую плотность макромолекул, и их поры (пространства между макромолекулярными цепями) могут быть заполнены небольшими молекулами или макромолекулами [3], а их свойства, такие как набухание, разложение и химическая функциональность, можно контролировать. [4]
Приложения
Потенциальные применения наногелей включают агенты доставки лекарств , [2] [5] [6] [7] контрастные агенты для медицинской визуализации или индикаторы 19 F MRI , [8] наноактуаторы и сенсоры. [9]
- Наногели со сшитой структурой обеспечивают универсальную платформу для хранения и высвобождения белков. Это очень желательный метод загрузки и доставки активных форм белков к клеткам для сохранения активности, повышения стабильности и предотвращения потенциальной иммуногенности белков. [10]
- Фторсодержащие наногели можно использовать в качестве индикаторов для МРТ 19 F , потому что их агрегация и связывание с тканью имеют лишь незначительное влияние на их сигнал МРТ 19 F. Кроме того, они могут нести лекарства, а их физико-химические свойства полимеров можно сильно изменять. [8] [11] [12]
- Наногели, состоящие из полиэтиленимина (PEI), используются для доставки противораковых соединений в клетки. [13] [14]
- Наногели, состоящие из декстрана, были разработаны для визуализации связанных с опухолью макрофагов с помощью радионуклидов и нацеливания на кости. [15] [16]
- Флуоресцентный наногелевый термометр был разработан для измерения температуры в живых клетках с точностью до 0,5 ° C (0,90 ° F). Клетка поглощает воду, когда она холоднее, и выжимает воду, когда ее внутренняя температура повышается; относительное количество воды маскирует или демонстрирует флуоресценцию наногеля. [17]
Наногели не следует путать с аэрогелем Nanogel , легким теплоизолятором, или с нанокомпозитными гидрогелями (NC-гелями) , которые представляют собой наполненные наноматериалом гидратированные полимерные сетки, которые обладают более высокой эластичностью и прочностью по сравнению с традиционно производимыми гидрогелями.
Рекомендации
- ^ Bencherif, Sidi A .; Siegwart, Daniel J .; Шринивасан, Абираман; Хоркай, Ференц; Холлингер, Джеффри О .; Washburn, Newell R .; Матияшевский, Кшиштоф (2009). «Наноструктурированные гибридные гидрогели, полученные комбинацией радикальной полимеризации с переносом атома и свободнорадикальной полимеризации» . Биоматериалы . 30 (29): 5270–8. DOI : 10.1016 / j.biomaterials.2009.06.011 . PMC 3632384 . PMID 19592087 .
- ^ а б Кабанов, Александр В .; Виноградов, Сергей В. (2009). «Наногели как фармацевтические носители: конечные сети бесконечных возможностей» . Angewandte Chemie International Edition . 48 (30): 5418–29. DOI : 10.1002 / anie.200900441 . PMC 2872506 . PMID 19562807 .
- ^ Ли, Хюкджин; Мок, Хеджон; Ли, Сухён; О, Ю-Кён; Пак, Тэ Гван (2007). «Целенаправленная внутриклеточная доставка миРНК с использованием разлагаемых наногелей гиалуроновой кислоты». Журнал контролируемого выпуска . 119 (2): 245–52. DOI : 10.1016 / j.jconrel.2007.02.011 . PMID 17408798 .
- ^ Хаяси, Хисато; Иидзима, Мичихиро; Катаока, Кадзунори; Нагасаки, Юкио (2004). «PH-чувствительный наногель, обладающий реактивными связанными цепями с ПЭГ на поверхности». Макромолекулы . 37 (14): 5389–96. Bibcode : 2004MaMol..37.5389H . DOI : 10.1021 / ma049199g .
- ^ Виноградов, Сергей В (2010). «Наногели в гонке за доставкой лекарств». Наномедицина . 5 (2): 165–8. DOI : 10.2217 / nnm.09.103 . PMID 20148627 .
- ^ Наногели для биомедицинских приложений, редакторы: Арти Вашист, Аджит К. Кошик, Шариф Ахмад, Мадхаван Наир, Королевское химическое общество, Кембридж 2018, https://pubs.rsc.org/en/content/ebook/978-1-78801 -048-1
- ^ О, Чон Квон; Драмрайт, Рэй; Siegwart, Daniel J .; Матияшевский, Кшиштоф (2008). «Разработка микрогелей / наногелей для приложений доставки лекарств». Прогресс в науке о полимерах . 33 (4): 448–77. DOI : 10.1016 / j.progpolymsci.2008.01.002 .
- ^ а б Колоучова, Кристина; Джирак, Даниэль; Гроборз, Ондрей; Седлачек, Ондрей; Зиолковская Наталья; Вит, Мартин; Стикова, Ева; Галисова, Андреа; Свец, Павел; Трусил, Иржи; Хайек, Милан; Hruby, Мартин (2020). «Имплантообразующий полимерный МРТ-индикатор 19F с регулируемым растворением». Журнал контролируемого выпуска . 327 : 50–60. DOI : 10.1016 / j.jconrel.2020.07.026 . ISSN 0168-3659 .
- ^ Raemdonck, Koen; Демейстер, Джозеф; Де Смедт, Стефаан (2009). «Передовая инженерия наногелей для доставки лекарств». Мягкая материя . 5 (4): 707–715. Bibcode : 2009SMat .... 5..707R . DOI : 10.1039 / b811923f .
- ^ Е, Яньци; Ю, Цзичэн; Гу, Чжэнь (2015). «Универсальные белковые наногели, полученные полимеризацией in situ». Макромолекулярная химия и физика . 217 (3): 333–343. DOI : 10.1002 / macp.201500296 .
- ^ Бабука, Дэвид; Колоучова, Кристина; Гроборз, Ондрей; Тоснер, Зденек; Жигунов Александр; Степанек, Петр; Hruby, Мартин (2020). «Внутренняя структура термореактивного физически сшитого наногеля поли [N- (2-гидроксипропил) метакриламид] -блок-поли [N- (2,2-дифторэтил) акриламид], Prominent 19F MRI Tracer» . Наноматериалы . 10 (11): 2231. DOI : 10,3390 / nano10112231 . ISSN 2079-4991 .
- ^ Бабука, Дэвид; Колоучова, Кристина; Hruby, Мартин; Гроборз, Ондрей; Тоснер, Зденек; Жигунов Александр; Степанек, Петр (2019). «Исследование внутренней структуры наночастиц термореактивного диблок-сополимера поли (2-метил-2-оксазолин) -b-поли [N- (2,2-дифторэтил) акриламид]». Европейский полимерный журнал . 121 : 109306. дои : 10.1016 / j.eurpolymj.2019.109306 . ISSN 0014-3057 .
- ^ Виноградов, С; Земан, А; Батракова, Э; Кабанов А (2005). «Составы Polyplex Nanogel для доставки лекарств цитотоксических аналогов нуклеозидов» . Журнал контролируемого выпуска . 107 (1): 143–57. DOI : 10.1016 / j.jconrel.2005.06.002 . PMC 1357595 . PMID 16039001 .
- ^ Ганта, Чанран; Ши, Айбин; Battina, Srinivas K .; Пайл, Марла; Рана, Сандип; Хуа, Дуй Х .; Тамура, Масааки; Тройер, Дерил (май 2008 г.). «Комбинация наногеля полиэтиленгликоль-полиэтиленимин и 6 (гидроксиметил) -1,4-антрацендиона в качестве противораковой наномедицины» . Журнал нанонауки и нанотехнологий . 8 (5): 2334–40. DOI : 10,1166 / jnn.2008.294 . PMC 2556214 . PMID 18572646 .
- ^ Келихер, Эдмунд Дж .; Ю, Чонсу; Нахрендорф, Матиас; Льюис, Джейсон С .; Маринелли, Бретт; Ньютон, Андита; Pittet, Mikael J .; Вайследер, Ральф (2011). «89Zr-меченные наночастицы декстрана позволяют визуализировать макрофаги in vivo» . Биоконъюгатная химия . 22 (12): 2383–9. DOI : 10.1021 / bc200405d . PMC 3244512 . PMID 22035047 .
- ^ Heller, Daniel A .; Леви, Яир; Pelet, Jeisa M .; Долофф, Джошуа К.; Валлас, Жасмин; Пратт, Джордж У .; Цзян, Шань; Сахай, Гаурав; Шредер, Ави; Schroeder, Josh E .; Чиан, Йиу; Зуренко, Кристофер; Querbes, Уильям; Манзано, Мигель; Kohane, Daniel S .; Лангер, Роберт; Андерсон, Дэниел Г. (2013). "Модульные наногели, нацеленные на кости" Click-in-Emulsion " (PDF) . Современные материалы . 25 (10): 1449–54. DOI : 10.1002 / adma.201202881 . PMC 3815631 . PMID 23280931 .
- ^ Гота, Чи; Окабе, Коки; Фунацу, Такаши; Харада, Йоши; Учияма, Сейичи (2009). «Гидрофильный флуоресцентный наногелевый термометр для внутриклеточной термометрии». Журнал Американского химического общества . 131 (8): 2766–7. DOI : 10.1021 / ja807714j . PMID 19199610 .
дальнейшее чтение
- Е, Яньци; Ю, Цзичэн; Гу, Чжэнь (2015). «Универсальные белковые наногели, полученные полимеризацией in situ». Макромолекулярная химия и физика . 217 (3): 333–343. DOI : 10.1002 / macp.201500296 .
- Ян, Мин; Ge, Jun; Лю, Чжэн; Оуян, Пинкай (2006). «Инкапсуляция одного фермента в наногель с повышенной биокаталитической активностью и стабильностью». Журнал Американского химического общества . 128 (34): 11008–9. DOI : 10.1021 / ja064126t . PMID 16925402 .
- Reese, Chad E .; Михонин, Александр В .; Каменьицкий, Марта; Тихонов Александр; Ашер, Сэнфорд А. (2004). "Наногель, наносекундная оптическая коммутация фотонных кристаллов". Журнал Американского химического общества . 126 (5): 1493–6. DOI : 10.1021 / ja037118a . PMID 14759207 .
- Ли, Ын Сон; Ким, Донгин; Юн, Ю Сок; О, Кён Тхэк; Пэ, Ю Хан (2008). «Вирус-миметический наногель-носитель» . Angewandte Chemie International Edition . 47 (13): 2418–21. DOI : 10.1002 / anie.200704121 . PMC 3118583 . PMID 18236507 .
- Хасэгава, Урара; Nomura, Shin-Ichiro M .; Каул, Сунил С .; Хирано, Такаши; Акиёси, Казунари (2005). «Гибридные наночастицы наногель-квантовая точка для визуализации живых клеток». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях . 331 (4): 917–21. DOI : 10.1016 / j.bbrc.2005.03.228 . PMID 15882965 .
- Ду, Цзинь-Чжи; Сунь, Тянь-Мэн; Сун, Вэнь-Цзин; Ву, Хуан; Ван, июнь (2010). «Активируемый кислотностью опухоли наногель с преобразованием заряда в качестве интеллектуального носителя для ускоренного захвата опухолевых клеток и доставки лекарств». Angewandte Chemie International Edition . 49 (21): 3621–6. DOI : 10.1002 / anie.200907210 . PMID 20391548 .