هیدروژل چیتین تقویت شده با نانوذرات TiO2 به عنوان یک جاذب آرسنیک

Chitin hydrogel reinforced with TiO2 nanoparticles as an arsenic sorbent

Abstract

In this work chitin hydrogels were reinforced with TiO2 nanoparticles acting as fillers. The mechanical and physicochemical characteristics of these hydrogels were studied by oscillatory rheology, infrared spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Small Angle X-ray Spectroscopy (SAXS). Adsorption showed to be higher at pHs below the TiO2 point of zero charge (pH ≈ 6.9). The equilibrium was achieved within 4 h following an Elovich kinetic model. The equilibrium assay showed a maximum capacity of 3.1 mg/g with better fitting for the Langmuir model. Moreover, the homogeneity/heterogeneity parameters of the Sips, Toth and Redlich–Peterson models were close to a value of 1, indicating a homogeneous sorbent/sorbate interaction. Typical natural water ions competed with As(V) for the sorption sites, being sulfate the most relevant interference. This interference was also evidenced in As(V) adsorption from natural water samples where the sorption capacity varied depending the anion composition of the sample. The reutilization of the hybrid gel was assessed up to five adsorption cycles.

1 Introduction

Arsenic presence in natural waters is a matter of concern in vast areas of Argentina, Chile, China, India, Bangladesh, among others countries. Arsenic water contamination is usually associated with non-urban zones where fast, easy application and low-cost answers are needed. With this aim several techniques have been studied, such as coagulation-coprecipitation, photocatalytic reduction, photocatalytic oxidation and adsorption using different materials [1–3].

Among As adsorbents, TiO2 has been studied in different formats and sizes, from nanoparticles to micrometric range granular particles [4–6]. It is a non-toxic compound used in pharmaceutic, cosmetic and biomedical products due to its biocompatibility [7]. However, the use of powdered TiO2 in aqueous media requires laborious separation to prevent the leakage of the particles [1,8]. In this aspect, the development of hybrid materials represents a novel strategy for the mechanical reinforcement and chemical stability of the sorbent and the prevention of the particle leakage. Examples of these hybrids are polyurethane–keratin membranes, Chitin–Kraft lignin, chitosan–sulfydryl bearing graphene oxide, sil ica–alginate–xanthan gum, etc [9–12].

In the last years, chitin based hybrids have enhanced their applicability as biomaterials thanks to novel manipulation techniques which have overcome the polysaccharide low solubility [13,14]. Chitin is a cheap polysaccharide that can be extracted from shrimp, crab shell, fungi, as well as other invertebrates such as marine sponges [15,16]. Being a waste material from food industry it is a low-cost biopolymer which is also biocompatible, biodegradable and non-toxic [7]. Although less expensive and chemically more stable in comparison with its derivative chitosan, literature still shows few approaches dedicated to pure chitin derived hydrogel materials. Most of these studies use the potentially toxic crosslinker epichlorohydrin for the obtaining of reinforced materials, such as chitin/poly(vinyl alcohol) or chitin/clay nanotubes [17,18]. Other approaches achieve the material final structure either by lyophilization or by reinforcement with high loads of graphene oxide [19–21].

The aim of this work was to combine two low-cost, non-toxic and biocompatible compounds for the obtaining of a chemically and mechanically stable arsenic adsorbent. Herein, a chitin hydrogel reinforced with TiO2 nanoparticles was developed for As(V) adsorption. Chitin and TiO2 nanoparticles were chosen based in their lower cost in comparison with other polysaccharides and metal nanoparticles and the latter’s high surface area and arsenic sorption capacity. The nanostructure of the composites was characterized using different spectroscopic techniques and the degree of reinforcement was assessed by a rheological analysis. The As (V) adsorption performance was evaluated by means of the influence of media pH, interaction time, sorption capacity, competing ions and reutilization. The sorption capacity was also assessed against natural water samples containing natural arsenic or spiked with known concentrations.

انبساط کنترل شده محلول فوق بحرانی: یک روش مقاوم برای تولید نانوذرات دارویی خالص با توزیع-اندازه باریک

Controlled Expansion of Supercritical Solution: A Robust Method to Produce Pure Drug Nanoparticles With Narrow Size-Distribution

Abstract

We introduce a robust, stable, and reproducible method to produce nanoparticles based on expansion of supercritical solutions using carbon dioxide as a solvent. The method, controlled expansion of supercritical solution (CESS), uses controlled mass transfer, flow, pressure reduction, and particle collection in dry ice. CESS offers control over the crystallization process as the pressure in the system is reduced according to a specific profile. Particle formation takes place before the exit nozzle, and condensation is the main mechanism for postnucleation particle growth. A 2-step gradient pressure reduction is used to prevent Mach disk formation and particle growth by coagulation. Controlled particle growth keeps the production process stable. With CESS, we produced piroxicam nanoparticles, 60 mg/h, featuring narrow size distribution (176 ± 53 nm).

1 Introduction

Introduction Particle production based on supercritical carbon dioxide (scCO2) is efficient, inexpensive, and ecological.1 These kinds of bottom-up technologies form particles by recrystallization.2 CO2 is the most common solvent in supercritical processes because its critical temperature and pressure are relatively low, 31
C and 74 bar.3 Furthermore, CO2 is “Generally Recognized As Safe” by the Food and Drug Administration; it is neither flammable nor toxic. The prepared particles are pure, and the obtained polymorph can be controlled.4-6 Supercritical particle production allows using a 1-step preparation process.2 This simplifies the particle production, which, for example, in common industrial ball milling techniques requires many steps and excipients. Moreover, current nanoparticle technologies feature limited batch size and often require organic solvents.7

Particle production techniques using scCO2 use scCO2 as solvent, as solute, or as antisolvent.5,8 Rapid expansion of supercritical solutions (RESS) is a solvent- and excipient-free production method.9 It has been used to micronize pharmaceutics1,4,10 and to produce nanomicron- and submicron-size drug particles.11-21 For example, piroxicam, the model compound in our research, has been micronized with RESS resulting in particles with Ø ¼ 1.52-8.78 mm.22

The processes using scCO2 as a solvent have been modified by changing process parameters (e.g., ultrahigh pressure,23 nozzle construction,24 or by expanding the scCO2 in a liquid environment25). However, since invented, particle production using scCO2 as solvent is based on rapidly decreasing the pressure.26 Although promising also for nanoparticle production, the results have not always been satisfactory regarding particle size and product uniformity.27

فعل و انفعالات اصلی سورفاکتانت ها در فرمولاسیون پروتئین درمانی: مروری

Key interactions of surfactants in therapeutic protein formulations: A review

Abstract

Proteins as amphiphilic, surface-active macromolecules, demonstrate substantial interfacial activity, which causes considerable impact on their multifarious applications. A commonly adapted measure to prevent interfacial damage to proteins is the use of nonionic surfactants. Particularly in biotherapeutic formulations, the use of nonionic surfactants is ubiquitous in order to prevent the impact of interfacial stress on drug product stability. The scope of this review is to convey the current understanding of interactions of nonionic surfactants with proteins both at the interface and in solution, with specific focus to their effects on biotherapeutic formulations.

1 Introduction

Throughout the past decade, there has been a steady increase in the availability of new biological drugs for patients to treat critical and life threatening diseases in various therapeutic areas from oncology to metabolic diseases [1,2]. Correspondingly, there has also been a surge in drug discovery of therapeutic proteins, especially monoclonal antibodies and their related formats such as antibody drug conjugates and bispecific antibodies. It is critical to preserve the stability of any biologic during bioprocessing, drug product manufacturing, transportation, storage, and administration to the patient. Therefore, formulating the protein suitably and optimally requires significant attention to preserve its stability during all possible stresses until it reaches the patient. There are numerous mechanisms that may trigger the formation of aggregates and particles (e.g. hydrophobic association of partially denatured protein, chemical modifications, and interactions with interfaces) [3]. These events may affect the quality of the product and/or increase the level of visible and sub-visible particles beyond the acceptance criteria. The presence of aggregates also raises a concern as a driving factor for immunogenicity; however, to date only chemically modified aggregates of biologics have shown a clear ability to induce anti-drug antibodies in preclinical models [4,5].

One of the major stresses proteins may encounter is interfacial stress (e.g. from air/water interfaces due to mixing of liquid formulations, or ice/water interfaces during freezing/thawing), which if not suitably stabilized generates aggregates or proteinaceous particles [6]. In the absence of stabilizing surfactants and while under stress or long-term storage, fractions of the therapeutic proteins tend to aggregate and/or generate particles [7–9]. It is in this context that surfactants are prevalently used in the pharmaceutical industry to provide and ensure protein stability, although other excipients (e.g. cyclodextrins) have also shown protection properties [3,10,11]. Certain surfactants, such as polysorbates, have a proven safety profile established by their use as excipients in small molecule drug formulations, acting as solubility enhancers for poorly water-soluble drugs and later used as dispersion stabilizers for nanoparticle formulations [12–18]. The interactions of both ionic and nonionic surfactants with proteins have been reviewed previously [19–21], providing a broad overview. However, the scope of this review is focused on nonionic surfactants and their protection of therapeutic proteins in parenteral formulations, as they play a prominent role as protein stabilizers in commercial formulations, in contrast with ionic surfactants [22,23]. This review will discuss the present state of knowledge of the mode of interaction between proteins and surfactants at air–water and oil–water interfaces, as well as protein–surfactant interactions in solution. Surfactants extensively used in marketed biologics (e.g. polysorbate 20, polysorbate 80, and pluronics (P188)) are the primary emphasis for this discussion.

میکرواسفرهای پکتین/TiO2 کووالانسی و دارای نانوذرات Fe3O4 برای رهایش دارو با تنظیم میدان مغناطیسی

Covalent TiO2/pectin microspheres with Fe3O4 nanoparticles for magnetic field-modulated drug delivery

Abstract

Covalent TiO2-co-pectin microspheres containing Fe3O4 nanoparticles were developed through an ultrasound-induced crosslinking/polymerization reaction between the glycidyl methacrylate from vinyl groups in TiO2 and in pectin. ζ-potentials became less negative in the nanostructured microspheres, caused by the presence of both inorganic particles in the negatively charged pectin. The nanostructured pectin microspheres showed an amoxicillin release rate slower than that of pure pectin microspheres. The proposed microspheres were found to be a sustained release system of amoxicillin in the acid medium. Furthermore, the antibiotic release may be modulated by exposition of the microspheres to a remote magnetic field. In practical terms, the nanostructured microspheres could deliver a larger proportion of their initial load to specific site of action. The cytotoxic concentrations for 50% of VERO cells (CC50), calculated as the concentration required to reduce cell viability by 50% after 72 h of incubation, for pectin-only microspheres and nanostructured pectin microspheres were 217.7 ± 6.5 and 121.5 ± 4.9 μg mL−1, respectively. The obtained CC50 values indicated acceptable cytotoxic levels for an incubation period of 72 h, showing that the pectin microspheres have a great pharmacological potential for uses in biological environments, even after the introduction of both Fe3O4 and TiO2.

1 Introduction

In the last years, smart (or intelligent) release systems (also called advanced materials) have been the target of important scientific investigations [1–5], owing to their specific properties of being sensitive to external stimuli, such as temperature, pH and magnetic field. Drug delivery systems based on nanoparticles sensitive to a remotely applied magnetic field appear on the top of the (bio)technological innovations, because the magnetic field, if used in a therapeutic level, does not affect biological tissues.

Magnetite (Fe3O4) is a type of magnetic particle that has been the target of important studies on biomedicine because of its non-toxicity, high level of accumulation in tissues, interruption of magnetization whenthemagneticfieldis removed, andbiocompatibility due to high affinity for water which allows to interact with biological species [6–8]. The combination of Fe3O4 with naturally occurring materials to produce a smart drug delivery system for use in pharmaceutical formulation is an innovative concept from a biotechnological point of view.

Pectin is an example of naturally occurring material that has received considerable attention in biomedicine [9,10]. The great advantage of using pectin in the development of micro and/or nanoparticles for drug delivery is based on its appealing properties such as biodegradability, controllable biologic activity, and flexible chains that allow the modulation of the polysaccharide to a specific shape. In this connection, pectin is an appropriate material for use in pharmaceuticalformulations [11,12]. This polysaccharide has been studied to act as a polymer biodevice for the treatment of some types of cancer that affect specific regions of the gastrointestinal tract (GI), for example, the colon. This is possible because pectin resists the drastic variations of the physiologic pH throughout GI, which assures the integrity of its polymer structure [13–15]. Although the majority of the reports on pectin-based drug delivery systems have been focused on the treatment of GI diseases. some studies have shown the use of this polysaccharide in mucosa, owing to its mucoadhesive properties [16–19]. However, the high solubility of pectin in water limits its application in a physiological medium, which can contribute to a premature release of the active principle. Chemical modification of pectin by the introduction of hydrophobic groups has been proposed to reduce its solubility. The incorporation of vinyl groups derived from glycidyl methacrylate (GMA)topolysaccharides is aprominentmodificationstrategy [20].

The focus of this work was on developing a smart biodevice based on magnetic pectin microspheres that shows a sustained release profile in a specific site in which the drug plays a role as a local therapeutic agent. The concept of such a device may be based on a tortuosity effect that sustains the release of the drug. This behavior is the result ofthe disposition of nanoparticles within the polymer device. A way of doing this is to incorporate inorganic nanoparticles to biodevice (pectin microspheres). This new material could be obtained by a pectin microsphere-nanostructuring approach using Fe3O4 as magnetic particle, and titanium (TiO2) as an inorganic crosslinker. Such architecture could show a versatile release profile. The release of the drug could be sustained for a longer time, and also controlled remotely. Furthermore, the introduction of TiO2 as a crosslinker for modified pectin could produce consistent microspheres. To obtain microspheres, a covalent approach using chemically modified TiO2 was developed. This process consisted of inserting vinyl radical onto TiO2 structure for further radical reaction with vinylated pectin.

The proposed biodevice is addressed to the treatment of Helicobacter pylori(H. pylori)-associated ulcers that affectthe mucosa of the stomach. Amoxicillin was used in the studies of release because it inhibits the growth of H. pylori. This antibiotic is effective against H. pylori in the in vitro therapy in which low doses of the drug are required over the oral administration. However, to obtain the same efficiency in the in vivo therapy, higher doses of the antibiotic are required, owing to the high rate of emptying of food (or contents) from the stomach into intestine that limits the release and absorption of a given drug. The magnetic pectin microspheres are a new architecture that shows a great potential for future tests in the treatment of gastric ulcers.

مقالات انگلیسی و ترجمه های فارسی رایگان با فرمت PDF آماده دانلود رایگان میباشند

همچنین ترجمه مقاله با فرمت ورد نیز قابل خریداری و دانلود میباشد

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

فهرست مقاله:

چکیده
1-مقدمه
2-روش آزمایش
2-1 سنتز
2-2 روش های شناسایی
2-3 کشت و تیمار سلولی
2-4 زنده مانی سلول
2-5 تحلیل آماری
3-نتایج و بحث
3-1 اندازه گیری FT-IR
3-2 اندازه گیری های TEM
3-3 اندازه گیر یهای ICP-MS
3-4 اندازه گیری های TGA
3-5 تحلیل زنده مانی سلول
4- نتیجه گیری

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

1-مقدمه
سرطان سینه در طی دهه اخیر، رایج ترین سرطان در زنان در سرتاسر دنیا بوده است(1). تحقیقات در خصوص درمان سرطان سینه هم در خصوص شیوع و هم در خصوص مرگ و میر ناشی از سرطان در دهه گذشته توسعه یافته است(1.2). این تحقیقات عمدتا بر انواع درمان ها برای اشکال مختلف سرطان نظیر جراحی، رادیو درمانی و شیمی درمانی متمرکز بوده ضمن این که برخی درمان های کم تر رایج را در بر می گیرد نظیر ترمو تراپی، ایمنوتراپی و درمان هدف(3). روش های درمانی مختلف قادرند تا بیماری را تا حدودی تسکین دهند با این حال مطالعات بیشتری در زمینه های مکمل از جمله عوامل درمانی، سیستم های جدید دارو رسانی و غیره بایستی انجام شود(4-5). عوامل درمانی را می توان به مقوله های مختلف تقسیم بندی کرد: عوامل آلکلیه کننده، آنتی بیوتیک هایی که به اسید های نوکلئیک حمله می کنند، عوامل مشتق پلاتینوم نظیر کربوپلاتین یا سیس پلاتین، مهار کننده های میتوزی، اثر آنتی بیوتیکها، عوامل نوع کامپتوتسین و اصلاح کننده های پاسخ بیولوژیکی. در این ایده، هدف یابی حامل های ویژه(6) برای دست یابی به کارایی درمانی بالاتر، اهمی زیادی را در زمینه درمانی کسب کرده است و به طور ویژه، ترکیبات نانوهیبریدی با اثرات هم افزایی بالقوه نسبت به شیمی درمانی مزیت بیشتری را دارد(7).
یک بخش مهم از عوامل کارایی نظیر عوامل آلکیله کننده، آنتی بیوتیک های هدف یابی تومور و ترکیبات پلاتینوم این است عملکرد آن ها از طریق آسیب سلولی با شروع تشکیل رادیکال آزاد، تغییر وضعیت ردوکس و حضور گونه های اکسیژن واکنشی به عنوان ابعاد بیوشمیایی رایج در سلول های سرطانی می باشد(8). تنش اکسایشی تولید شده با پروکسیدان ها و آنتی اکسیدان ها منجر به آسیب سلولی شده و حضور آن در سلول های سرطانی می تواند پیامد ها و اثرات درمانی مهمی داشته باشد(2.9) و این امکان توسعه راهبرد های درمانی جدید را می دهد(10).
در طی سال های اخیر، تعداد زیادی از نانومواد توسعه یافته اند و این مواد کاربرد زیادی در سرطان در مانی پیدا کرده اند. سیستم های نانومقیاس، حامل های موثر و کارامدی برای دارو ها برای انتقال این دارو ها به بافت های خاص یا جمعیت های سلولی به دلیل کاهش اثرات جانبی کشنده محسوب می شوند. در این رابطه، نانولوله های کربنی(CNT) اجزای سیستم های دارو رسانی(4-11) به دلیل قابلیت های انتقالی آن ها و خواص فیزیکی شیمیایی آن ها محسوب می شوند. در طی دهه گذشته، این خواص منجر به استفاده از CNT ها در بسیاری از کاربرد های زیستی مهم دیگر نظیر مطالعات آنتی باکتریایی(12) و بیوسنسور ها(13) می شود.
CNT ها از لایه های نازک کربن های حلقه بنزن که به شکل یک ساختار لوله ای یکپارچه در آمده است ساخته شده است. آن ها متعلق به خانواده فلورن ها می باشند که سومین شکل الوتروپیک کربن همراه با گرافیت و الماس(14) بوده و دارای خواصی نظیر وزن فوق سبک، مقاومت مکانیکی بالا، و نیز رسانش الکتریکی و حرارتی بالا می باشد(15). نانولوله های کربنی بر طبق ساختارشان، می توانند تک دیواره ای(SWCNTs) یا چند دیواره ای (MWCNTs) باشند. عاملی سازی مناسب SWCNTs و MWCNTs امکان سازگاری زیستی و قابلیت انتشار بهتر را می دهد(8-16). دو شیوه اصلی برای افزایش ترکیب پذیری آن ها با آب وجود دارد: عاملی سازی کوالان و غیر کوالان. به منظور یافتن دارو های سرطانی جدید، هر دو رویکرد به طور گسترده ای استفاده شده اند و نانولوله های کربنی با مولکول های مختلف بار گذاری می شوند تا تولید مواد ترکیبی جدید نظیر سیستم های دارو رسانی کنند(11-17).
عاملی سازی دوگانه از طریق اکسایش و معرفی یک عامل ضد سرطانی اولین بار در سرطان درمانی نانولوله ای با سیپلاتین تست شد(12)، با این حال اندکی بعد کربوپلاتین و دوکسوروبیسین بررسی و مطالعه شد(13-14). در مقاله قبلی(18)، هدف ما معرفی دوستاکسل در SWCNTs و MWCNTs و براورد کارایی کپسوله سازی بود که برای MWCNT-COOH اهمیت زیادی داشت. بر طبق داده های شناخته شده، هر دو نوع نانولوله های کربنی اثرات مثبتی بر روی تکثیر سلول و تمایز سلول دارند(21، 3، 19).
نشان داده شده است که دو ترکیب درمانی سیس پلاتین و دوستاکسل حمل شده با MWCNT-COOH اثر مثبتی بر روی تمایز و تکثیر سلول داشتند(2). با این حال، اثرات آن ها بر روی مرگ سلول و کاربرد بالقوه آن ها در سرطان درمانی مطالعه نشده است. هدف این مقاله بررسی سنتز، شناسایی و سمیت کنترل شده این سیستم دارو رسانی دارای سیپلاتین و دستاکسل بار گذاری شده بر روی نانولوله های کربنی عاملی (MWCNTCOOH) می باشد.
هدف اصلی این مقاله بررسی پاسخ درون شیشه ای سلول های سرطان سینه، نوع MDA-MB 231 در مواجهه با CNT های عاملی و CNT های عاملی شده سیتواستاتیک می باشد.

2-روش آزمایش
2-1 سنتز
نانولوله های کربنی چند دیواره ای (MWCNTs) از شرکت سیگما الدریخ با 90 درصد کربن و D×L 10-15 nm × 0.1-10 μm خریداری شدند که با رسوب بخار شیمیایی کاتالیزوری ساخته شده بودند. عاملی سازی از طریق اکسیداسیون با انتشار آن ها در 8 درصد اسید سولفوریک و التراسونیکاسیون در 50 درجه به مدت 48 ساعت مطابق با MWCNT-COOH(20) صورت گرفت. داروها (سیس پلاتین و دوستاکسل) و محلول 7 درصد NaCl از بازار های دارویی خریداری شد. سیپلاتین (CDDP, 20 mg)در محلول اب نمک حل شده و سپس MWCNT-COOH افزوده شد. دوستاکسل ( داکس 20 میلی گرم) به محلول افزوده شده و MWCNT-COOH افزوده شد. سپس هر دو سوسپانسیون به مدت 48 ساعت در 50 درجه اولتراسونیکات شده و فیلتر شدند.

بخشی از مقاله انگلیسی:

1. Introduction

Breast cancer seems to be the most common cancer in women all over the world in the last decade [1]. Being so agressive for both incidence and mortality, research concerning breast cancer therapy has been widely developed in the last decade [1,2]. The research was focused mainly on the common types of treatment for different forms of cancer, such as surgery, radiotherapy and chemotherapy, but has also involved less common therapies, such as thermotherapy, immunotherapy, and targeted therapy [3]. The treatment modalities were able to partially alleviate the burden of this terible disease, but much more needs to be done in complementary fields, including materials as therapeutic agents, new systems for drug delievery, etc. [4,5] and this fact enhances research in the field. The therapeutic agents can be divided into various categories: alkylating agents, antibiotics which attack nucleic acids, platinum derivative agents as cisplatin, carboplatin or oxiplatin, mitotic inhibitors, antimetabolites, camptothecin type agents, and biological response modifiers. In this idea targeting specific carriers [6] to achieve higher therapeutic efficacy is gaining more importance in the pharmaceutical field and specifically, the nanohybrid compounds with potential sinergetic effects is posed to edge over chemotherapy [7]. An important part of efficacy agents such as the alkylating agents, the tumor targeting antibiotics, and the platinum compounds, is that they act by generating cellular damage by initiating free radical formation, the altered redox status and the presence of reactive oxygen species (ROS) being common biochemical aspects in cancer cells [8]. Oxidative stress is generated by an imbalance favouring prooxidants and/or disfavouring antioxidants, potentially leading to cellular damage and its presence in cancer cells could have important treatment implications [2,9] and allow the development of novel therapeutic strategies [10]. In recent years, lots of nanomaterials were developed and some of the most promising and exciting applications involve their use in cancer therapy. The nanoscale systems have proved to be efficient carriers for drugs to specific tissues or cell populations due to decreased deleterious side effects. In this context, carbon nanotubes (CNTs) are considered possible components of delivery systems [4,11], due to their transporting capabilities and their physicochemical properties. Over the past decade, such properties resulted in the use of CNTs in many other important bioapplications, such as antibacterial studies [12] and biosensors [13]. CNTs are formed by thin sheets of benzene ring carbons rolled up into the shape of a seamless tubular structure. They belong to the family of fullerenes, the third allotropic form of carbon, along with graphite and diamond [14] and present properties such as ultralight weight, high mechanical strength, as well as high electrical and thermal conductivity [15]. According to their structure, CNTs can be single-walled (SWCNTs) and multi-walled (MWCNTs). The appropriate functionalization of SWCNTs and MWCNTs allows a better biocompatibility and dispersability [8,16]. There are two main ways to increase their water miscibility; covalent and noncovalent functionalizations. In the search for new cancer drugs, both approaches have been widely used, and functionalized nanotubes have been loaded with various molecules to generate new hybrid materials as drug delivery systems [11,17]. Double functionalization via oxidation and introduction of an anticancer agent was firstly tested in nanotube cancer therapy with cisplatin [12], but soon after, carboplatin and doxorubicin were also investigated [13,14]. In our previous paper [18], our goal was to introduce docetaxel in SWCNTs and MWCNTs, and to estimate encapsulation efficiency, which was better for MWCNT-COOH. According to known data, both types of CNTs had positive impacts on cell proliferation and differentiation [2,3,19]. It has been shown that two therapeutic compounds, cisplatin and docetaxel, carried by MWCNT-COOH, had positive impacts on cell proliferation and differentiation [2]. However, their effect on cell death and potential usage in cancer treatment are still absent. The present paper is focused on the synthesis, characterization and controlled toxicity of such a drug delivery system simultaneously containing cisplatin and docetaxel loaded on functionalized carbon nanotubes (MWCNTCOOH). The aim of this paper was to investigate the in vitro response of a cancer breast cell line, MDA-MB 231, to exposure to functionalized CNTs and citostatic dopped functionalized CNTs.

2. Experimental procedure

2.1. Synthesis Multi-walled Carbon Nanotubes (MWCNTs) were purchased from Sigma Aldrich having more than 90% carbon basis and D×L 10-15 nm × 0.1-10 μm, produced by Catalytic Chemical Vapor Deposition (CCVD). Functionalization via oxidation was achieved by their dispersing (3.0 g) in 8% sulfuric acid and ultrasonication at 50°C for 48 hours, to afford MWCNT-COOH [20]. The drugs (cisplatin and docetaxel) and 7% NaCl solution were purchased from the pharmaceutical markets. Cisplatin (CDDP, 20 mg) was dispersed in saline solution (5 mL) and then MWCNT-COOH (0.5 mg) was added. Docetaxel (DOX, 20 mg) was dispersed in saline solution (10 mL) and then MWCNT-COOH (0.5 mg) was added. Subsequently, both suspensions were ultrasonicated for 48 hours at 50°C and filtered.

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

تلفیق بستر AuNP هدف گیری شده به سمت PSMA با ایجاد مهارکننده PSMA بیوتینی با AuNPهای 5نانومتری دارای پوشش استرپتاویدین محقق شد. به دنبال تصفیه گریز از مرکز برای از بین بردن بیوتین-PEG-CTT54 مازاد، نانوذرات هدف گیری شده به سمت PSMA دوباره معلق شده و به وسیله میکروسکوپ الکترونی مشخص می شوند (TEM). تجزیه و تحلیل TEM ذرات پراکنده را پیش و پس از ترکیب نشان داد که ثابت می کند ذرات پایدار باقی مانده و در زمان آماده سازی جمع نمی شوند.
در ارزیابی آزمایشگاهی PSMA اتصال به واسطه مهارکننده از طریق ایجاد AuNP-استرپتاویدین انجام شد. سلولهای تجمع یافته حاصل با تیزاب تجزیه شدند تا AuNPهای حاصل از از بین رفتن بقایای سلولی ناشی از سانتریفوژ را حل کنند. سلولهای شناور حاصل با طیف سنجی نشر نوری همراه پلاسما به صورت القایی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت تا میزان غلظت طلای مرتبط با سلولها به عنوان درصد دوز تزریق که در ابتدا به سلولها اضافه شده اریابی شود. برای آزمودن تعاملات سلولی غیرخاص مرتبط با AuNP، نانوذرات AuNP-استرپتاویدین هدف گیری نشده تحت شرایط یکسان بررسی شدند. در مقایسه با نانوذرات AuNP-استرپتاویدین هدف گیری نشده پس از نهفتگی در 37 درجه سانتی گراد برای یک ساعت، نانوذرات هدف گیری شده به سمت PSMA اتصال بیشتری را به سلول های LNCaP نشان دادند. این نتایج حاکی از این مفهوم بودند که مهارکننده های مولکولی کوچک PSMA می توانست رهایی تقویت شده AuNPها به سلولهای سرطانی را میانجی گری کند. در سلولهای PC3، هم AuNP-استرپتاویدین: بیوتین-PEG-CTT54 و هم AuNP-استرپتاویدین هدف گیری نشده به طور قابل ملاحظه ای سطوح بسیار پایین تری از اتصال را در مقایسه با AuNP-استرپتاویدین: بیوتین-PEG-CTT54 به سلولهای LNCaP نشان دادند. این یافته ها نشان میدادند که رهایی تقویت شده مهارکننده- AuNPهای هدف گیری شده که در سلولهای LNCaP مشاهده شدند، ناشی از اتصال مهارکننده- PSMA میانجی بودند تا تعاملات سلولهای غیرخاص. اطلاعات تاییدکننده بیشتر در مورد اتصال خاص PSMA AuNPهای هدف گیری شده به سمت PSMA به سلولهای LNCaPبا انجام یک مطالعه رقابتی فراهم شد که در آن سلولهای LNCaP پیش از اضافه شدن AuNP-استرپتاویدین: بیوتین-PEG-CTT54 به سلولها ابتدا با CTT54 آزاد اشباع شدند. همانطور که انتظار می رفت، پیش از مهار شدن توسط مهارکننده PSMA ترکیب نشده اتصال مورد هدف AuNP-استرپتاویدین: بیوتین-PEG-CTT54 به سلولهای LNCaP به میزان زیادی کاهش یافت و شبیه به موردی بود که در مورد AuNPهای هدف گیری نشده مشاهده شد.
بر اساس اتصال انتخابی مشاهده شده برای AuNP هدف گیری شده به سمت PSMA در سلولهای PSMA، رهایی متکی به زمان هم AuNP هدفگیری شده و هم هدف گیری نشده در طول 2 ساعت در سلولهای LNCaP بررسی شدند. تجزیه و تحلیل در سه نقطه زمانی افزایش قابل مشاهده ای را میزان -استرپتاویدین: بیوتین-PEG-CTT54 متصل به سلولها با بالاترین درکدر دو ساعت تایید کردند. این اتصال به میانجی گری مهارکننده PSMA افزایش یافته به سلولهای LNCaP مطابق با گرایشی است که پیش از این با سایر ترکیبات CTT54 مشاهده شده بود. در مقابل، درصد AuNP-استرپتاویدین هدف گیری نشده متصل به سلولها در طول 2 ساعت به تدریج کاهش یافت. آزمایش دیگری نشان داد که بیوتین باقی مانده در سلولهای LNCaP مسئول سطوح پیوند سلولی مشاهده شده برای AuNPهای هدف گیری نشده بود. نانوذرات AuNP-استرپتاویدین که با بیوتین مازاد ایجاد شده بودند، سطوح مشابهی از اتصال به سلولهای LNCaP را به عنوان نانوذرات AuNP-استرپتاویدین ابتدایی نشان دادند. این مشاهدات نشان می دهد که AuNPهای هدف گیری نشده ممکن است تعاملات ضعیف و غیرخاصی را با سولهای نشان دهند که ممکن است گذرا بوده و در طول زمان کاهش یابند. در مجموع، نتایج ما استفاده از مهارکننده های PSMA مولکولی کوچک را برای تحویل موثر AuNPها به سلولهای سرطانی PSMA را تایید می کند.

در حال حاضر، تنها گزارشات تحویل AuNPها به سلولهای LNCaP با واسطه PSMA آپتامرها یا ترکیباتی از آپتامرها و آنتی بادی هایی مانند لیگاندهای هدف را به کار گرفته است. نسبت تقریبی مهارکننده PSMA- AuNP مورد هدف به AuNP های هدف قرار نگرفته متصل به سلولهای LNCaP که در این بررسی مشاهده شد، مطابق با نسبت تقریبی است که پیش از این بین آپتامر PSMA-AuNPهای مورد هدف و AuNPهای هدف قرار نگرفته مشاهده شد، و این در زمانی بود که مقدار کلی طلای تحویل داده شده به سلولها محاسبه شد. با این حال، PSMA متکی بر مهارکننده AuNPها در این تحقیق از طریق مولکولهای کوچک، حدود یک صدم مجموع مولکولهای آنتی بادی محقق شد. این مولکولهای کوچک با ویژگی های پیوندی منحصربفرد خود مزایای قابل ملاحظه ای را در چهارچوب اقتصاد اتمی و پتانسیل افزایش به نسبت ثابت فراهم می کنند و در نتیجه شکل منحصربفردی را برای هدف گرفتن AuNPها به سرطان پروستات PSMA+ نشان می دهند.

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

معرفی

افزایش هزینه های مصرفی، صنعت لوازم آرایشی و بهداشتی را یکی از بخش های به سرعت در حال رشد در هند کرده است. تجزیه و تحلیل بخش لوازم آرایشی هند (2009-2012) انجام شده توسط محققان بازار RNCOS نشان می دهد که سال گذشته فروش لوازم آرایشی در هند حدود INR 356.6bn بود. گیاهان از قرن ها پیش در داروها و لوازم آرایشی استفاده شده است. پتانسیل آنها برای درمان بیماری های مختلف پوست، برای زیباسازی و بهبود ظاهر پوست بخوبی شناخته شده است. گیاه چای، Camellia sinensis، یک عضو از خانواده Theaceae است. چای یک درختچه بزرگ با گل های سفید است و در آسیا و چین بومی است، اما بصورت تجاری در آفریقا، سریلانکا، مالزی و اندونزی رشد می کند. جوانه ها برای تولید چای سیاه، الیانگ و چای سبز استفاده می شود. بر خلاف چای سیاه و سفید، تولید چای سبز نیازی به اکسیداسیون برگ های چای جوان ندارد. چای سبز از بخار شدن برگ های تازه در دماهای بالا تهیه می شود، بنابراین آنزیم های اکسید کننده را غیر فعال می کند و محتوای پلی فنول دست نخورده می ماند. روشهای استخراج مختلف در مقالات مانند استخراج مایکروویو، استخراج اولتراسونیک، استخراج سوکسله، استخراج رفلکس گرمایی و استخراج در فشار بسیار بالا برای استخراج پلی فنل از چای سبز گزارش شده است. کافئین ممکن است از عصاره چای سبز حذف شود تا از عوارض جانبی جلوگیری شود. مکمل های عصاره چای سبز رایگان کافئین در حال حاضر موجود است. عصاره آنتی اکسیدان کننده قلب در عصاره چای سبز، کچئین های چای سبز (GTC) است که مقدمه شامل چهار مایع اصلی اپی کچئین ها می باشد؛ یعنی اپی کچئین (EC)، اپی گلو کچئین (EGC)، اپی کچئین گلیت(ECG) و  اپی گلو کچئین گلیت  (EGCG). سایر اجزاء شامل سه نوع فلاونوئید هست که به نامهای کمپفرول، کورستین و میریسیتین شناخته می شوند.(2) مقدار قابل توجهی از میریستین در چای و عصاره های آن از بسیاری از گیاهان دیگر تشخیص داده شده است و این غلظت بالا میریستین ممکن است برخی از پیامدها را بر عملکرد زیست محیطی چای و عصاره های آن داشته  باشد.

خصوصیات شیمیایی
عصاره چای سبز 20 برابر آنتی اکسیدانی فعال تر از ویتامین C است. گفته می شود توجه بیشتر برروی EGCG است(4). در محلول های قلیایی (pH> 8) GTC (کچئین چای سبز) نسبتا ناپایدار است؛ با این حال، در محلول های اسیدی (PH <4)، GTC ثبات بسیار خوبی را نشان می دهد. پایداری در محلول قلیایی بین چهار عنصر GTC در عصاره چای سبز متفاوت است. مطالعه اخیر نشان می دهد که EGCG و EGC در یک محلول بازی ناپایدارتر از EC و ECG هستند، توضیح داده شده است که EGCG و EGC در مایع بافر فسفات سدیم بدن انسان گردش نمی کند(5). در یک محیط با درجه حرارت بالا، GTC پایدار نیست: احتمالا تغییرات اپیمیریزاسیونی ، بدلیل گرمای حاصل از تبدیل EGCG به GCG رخ می دهد (5). بنابراین این ترکیب برای چای سبز دم شده یا عصاره های آن نامناسب درنظر گرفته می شود.

بخشی از مقاله انگلیسی:

INTRODUCTION

Increasing spending power has made the cosmetic industry one of the rapidly growing sectors in India. Indian cosmetic sector analysis (2009-2012) done by market researchers RNCOS shows that the last year sale of cosmetics in India was around INR 356.6bn. Herbs have been used in medicines and cosmetics from centuries. Their potential to treat different skin diseases, to adorn and improve the skin appearance is well-known. The tea plant, Camellia sinensis, is a member of the Theaceae family. Tea is a large shrub with white flowers and is indigenous to Asia and China, but commercially grown in Africa, Sri Lanka, Malaysia and Indonesia. The young leaves and buds are used for production of black, oolong, and green tea. Unlike black and oolong tea, green tea production does not involve oxidation of young tea leaves. Green tea is produced from steaming fresh leaves at high temperatures, thereby inactivating the oxidizing enzymes and leaving the polyphenol content intact. Various extraction methods have been reported in the literature like microwave extraction, ultrasonic extraction, Soxhlet extraction, heat reflux extraction and ultrahigh pressure extraction for extraction of polyphenols from green tea. Caffeine may be excluded in green tea extracts in order to avoid side effects ; caffeine free green tea extract supplements are now available.1 The cardinal antioxidative ingredient in the green tea extract is green tea catechins (GTC), which comprise four major epicatechins derivative; namely, epicatechin(EC),epigallocatechin(EGC), epicatechin gallate (ECG), and epigallocatechin gallate (EGCG). Other components include three kinds of flavonoids, known as kaempferol, quercetin, and myricetin. 2 A remarkably higher content of myricetin is detected in tea and its extracts than in many other plants, and this high concentration of myricetin may have some implications with the bioactivity of tea and its extracts.3

CHEMICAL PROPERTIES

Green tea extract is 20 times more antioxidantactive than Vitamin C. The main attribution is supposed to be EGCG.4 In alkaline solutions (pH > 8) GTC (green tea catechins) is rather unstable; in acidic solutions (pH < 4), however, GTC shows excellent stability. The stability in alkaline solutions varies between four components of GTC in green tea extracts. Recent study demonstrates that EGCG and EGC is more unstable than EC and ECG in a basic solution, giving an explanation to the fact that EGCG and EGC do not circulate in the basic sodium phosphate buffer fluid of human body.5 In a high temperature environment, GTC is not stable: an epimerization change is likely to occur, because heating results in the conversion from EGCG to GCG.5 Thus it is considered inappropriate to infuse green tea or its extracts with overheated water.