Analysis of the Phospholipid Transport Nanosystem Structure using Small Angle X-Ray Scattering

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The structure of aqueous dispersions of phospholipid transport nanosystem (PhTNS) based on soybean phospholipids, developed at the Institute of Biomedical Chemistry (Moscow, Russia), was studied by the method of small-angle X-ray scattering. The PhTNS concentrations in water were 20, 25, 31.25, and 37.5%. The structural parameters of vesicles (inner radius, thicknesses of the regions of hydrophobic tails and polar heads) were determined in the “core multi shell model” approximation with variations in the scattering length densities of vesicle different parts, as well as the solution that was inside and outside the vesicle. A difference in the photon scattering length densities was detected between the solution volume and the inner region of the vesicle, due to the uneven maltose dissolution, which is part of PhTNS. With an almost constant thickness of the lipid bilayer, a decrease in the vesicle radius from ~150 to ~130 Å was observed with increasing concentration of the system which due to increasing osmotic pressure. The hydrophobic volume of vesicles was determined to be 7.45 × 106 Å3 at the lowest concentrations of 20% and 5.85 × 106 Å3 at the highest concentration of 37.5%.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. А. Maslova

Joint Institute for Nuclear Research

Author for correspondence.
Email: varvara@jinr.ru
Russian Federation, Dubna, 141980

М. А. Kiselev

Joint Institute for Nuclear Research

Email: kiselev@jinr.ru
Russian Federation, Dubna, 141980

P. V. Zhuchkov

Joint Institute for Nuclear Research

Email: varvara@jinr.ru
Russian Federation, Dubna, 141980

Y. A. Tereshkina

Institute of Biomedical Chemistry

Email: varvara@jinr.ru
Russian Federation, Moscow, 119121

E. G. Tikhonova

Institute of Biomedical Chemistry

Email: varvara@jinr.ru
Russian Federation, Moscow, 119121

References

  1. Mainardes R., Silva L. // Curr. Drug Targets. 2004. V. 5. № 5. P. 449. http://doi.org./10.2174/1389450043345407
  2. Crintea A., Dutu A.G., Sovrea A., Constantin A.-M., Samasca G., Masalar A.L., Ifju B., Linga E., Neamti L., Tranca R.A., Fekete Z., Silaghi C.N., Craciun A.M. // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 8. P. 1376. http://doi.org./10.3390/nano12081376
  3. Барышников А.Ю. // Вестн. РАМН. 2012. Т. 67. № 3. C. 23. http://doi.org./10.15690/vramn.v67i3.181
  4. Joshi S.A., Ramteke K.H. // IOSR J. Pharm. 2012. V. 2. № 6. P. 34. http://doi.org./10.9790/3013-26103444
  5. Mehnert W., Mäder K. // Adv. Drug Deliv. Rev. 2012. V. 64. P. 83. http://doi.org./10.1016/j.addr.2012.09.021
  6. Cevc G. // Adv. Drug Deliv. Rev. 2004. V. 56. № 5. P. 675. http://doi.org./ 10.1016/j.addr.2003.10.028
  7. Патент 2406537 (РФ). Способ получения эмульсии на основе растительных фосфолипидов / ИБМХ. Арчаков А.И., Ипатова О.М., Лисица А.В., Медведева Н.В., Тихонова Е.Г., Стрекалова О.С., Широнин А.В. // опубл. 20.12.2011. Бюл. № 35. 7 с.
  8. Патент 2391966 (РФ). Наносистема на основе растительных фосфолипидов для включения биологически активных соединений и способ ее получения (варианты) / ООО “ЭкоБиоФарм”. Арчаков А.И., Гусева М.К., Учайкин В.Ф., Ипатова О.М., Тихонова, Е.Г. Медведева Н.В., Лисица А.В., Прозоровский В.Н., Стрекалова О.С., Широнин А.В. // опубл. 20.06.2010. Бюл. № 17. 14 с.
  9. Tikhonova E.G., Sanzhakov M.A., Tereshkina Y.A., Kostryukova L.V., Khudoklinova Y.Y., Orlova N.A., Bobrova D.V., Ipatova O.M. // Pharmaceutics. 2022. V. 14. № 11. P. 2522. http://doi.org./10.3390/pharmaceutics14112522
  10. Медведева Н.В., Прозоровский В.Н., Игнатов Д.В., Дружиловская О.С., Кудинов В.А., Касаткина Е.О., Тихонова Е.Г., Ипатова О.М. // Биомедицинская химия. 2015. Т. 61. № 2. C. 219. http://doi.org./10.18097/PBMC20156102219
  11. Широнин А.В., Фосфолипидные наночастицы в качестве транспортной сисетемы для индометацина: дис. … канд. биол. наук: 03.01.04. М.: ИБМХ РАМН, 2010. 118 с.
  12. Медведева Н.В., Торховская Т.И., Кострюкова Л.В., Захарова Т.С., Кудинов В.А., Касаткина Е.О., Прозоровский В.Н., Ипатова О.М. // Биомедицинская химия. 2017. Т. 63. № 1. C. 56. http://doi.org./10.18097/PBMC20176301056
  13. Санжаков М.А., Прозоровский В.Н., Ипатова О.М., Тихонова Е.Г., Медведева Н.В., Торховская Т.И. // Биомедицинская химия. 2013. Т. 59. № 5. C. 585. http://doi.org./10.18097/pbmc20135905585
  14. Kiselev M.A., Zemlyanaya E.V., Ipatova O.M., Gruzinov A.Y., Ermakova E.V., Zabelin A.V., Zhabitskaya E.I., Druzhilovskaya O.S., Aksenov V.L. // J. Pharm. Biomed. Anal. 2015. V. 114. P. 288. http://doi.org./10.1016/j.jpba.2015.05.034
  15. Zemlyanaya E.V., Kiselev M.A., Zhabitskaya E.I., Gruzinov A.Y., Aksenov V.L., Ipatova O.M., Druzhilovskaya O.S. // J. Phys.: Conf. Ser. 2016. V. 724. № 1. P. 012056. http://doi.org./10.1088/1742-6596/724/1/012056
  16. Zemlyanaya E.V., Kiselev M.A., Zhabitskaya E.I., Aksenov V.L., Ipatova O.M., Ivankov O.I. // J. Phys.: Conf. Ser. 2018. V. 1023. № 1. P. 012017. http://doi.org./10.1088/1742-6596/1023/1/012017
  17. Киселев М.А., Земляная Е.В., Грузинов А.Ю., Жабицкая Е.И., Ипатова О.М., Аксенов В.Л. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2019. № 2. С. 49. http://doi.org./10.1134/S0207352819020057
  18. Киселев М.А., Селяков Д.Н., Гапон И.В., Иваньков А.И., Ипатова О.М., Аксенов В.Л., Авдеев М.В. // Кристаллография. 2019. Т. 64. № 4. С. 632. http://doi.org./10.1134/S002347611904012X https://www.sasview.org/
  19. Свергун Д.И., Фейгин Л.А. Рентгеновское и нейтронное малоугловое рассеяние. М.: Наука, 1986. 280 с.
  20. Kiselev M.A., Zemlyanaya E.V., Aswal V.K., Neubert R.H.H. // Eur. Biophys. J. 2006. V. 35. № 6. P. 477. http://doi.org./10.1007/s00249-006-0055-9
  21. Kučerka N., Nieh M.-P., Katsaras J. // Advances in Planar Lipid Bilayers and Liposomes. Elsevier, 2010. V. 12. P. 201. http://doi.org./10.1016/B978-0-12-381266-7.00008-0
  22. Nagle J.F., Tristram-Nagle S. // Biochim. Biophys. Acta — Rev. Biomembr. 2000. V. 1469. № 3. P. 159. http://doi.org./10.1016/S0304-4157(00)00016-2

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The profile of the scattering length density of the lipid bilayer in the “nested spheres” model: pcore and psolv are the scattering length densities of solutions inside and outside the vesicle; pPH1, pPH2 and pCH are the scattering length densities of the polar heads and hydrocarbon tails regions, respectively; DPH1 and DPH2 are the thicknesses of the polar heads regions; DCH and d — the thicknesses of the region of hydrocarbon chains and bilayer, respectively.

Download (79KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Experimental small—angle scattering curves (installation P12, PETRA III) of FTNS vesicles at concentrations of 20 (a) and 25% (b). The dots are the experiment, the solid line is the calculated curve.

Download (94KB)
Indexing metadata
4. 3. Experimental curves of small—angle scattering (DIXIE setup) of FTNS vesicles at concentrations of 25% (a), 31.25% (b) and 37.5% (c). The dots are the experiment, the solid line is the calculated curve.

Download (151KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».