New Hybrid Multicomponent Selenium-Containing Nanosystems for Photodynamic Therapy

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Comparative studies of new double and triple selenium-containing nanosystems based on a Photoditazine photosensitizer and amphiphilic molecular brushes (graft copolymers) with a polyimide or cellulose backbone and polymethacrylic acid side chains have been performed by means of the atomic force microscopy and UV–visible spectroscopy. The influence of the structure and topology of graft copolymers on the morphological and spectral characteristics of amphiphilic molecular brushes loaded with selenium nanoparticles and Photoditazine has been established. It is found that amphiphilic molecular brushes prevent the association of the selenium nanoparticles in solution, forming predominantly discrete spherical nanostructures. It is shown that for a double selenium-containing nanodispersion obtained on the brush with a polyimide main chain with a polymerization degree of the side chains of polymethacrylic acid m = 180, in addition to spherical discrete nanostructures, “capsules” of 200–400 nm in size are also observed. It is suggested that formation of the hybrid multicomponent selenium-containing nanostructures occurs mainly due to the steric stabilization of selenium nanoparticles by brush macromolecules and their incorporation according to the type of metal-porphyrin complexes. Based on UV–visible spectroscopy data, the the band gap energy and the diameter of the selenium nanoparticles for hybrid multicomponent selenium-containing nanostructures have been calculated.

About the authors

S. V. Valueva

Branch of Petersburg Nuclear Physics Institute Named by B.P. Konstantinov of NRC "Kurchatov institute" — Institute of Macromolecular Compound

Email: svalu67@mail.ru
St. Petersburg, Russia

M. E. Vylegzhanina

Branch of Petersburg Nuclear Physics Institute Named by B.P. Konstantinov of NRC "Kurchatov institute" — Institute of Macromolecular Compound

St. Petersburg, Russia

L. N. Borovikova

Branch of Petersburg Nuclear Physics Institute Named by B.P. Konstantinov of NRC "Kurchatov institute" — Institute of Macromolecular Compound

St. Petersburg, Russia

P. J. Morozova

Branch of Petersburg Nuclear Physics Institute Named by B.P. Konstantinov of NRC "Kurchatov institute" — Institute of Macromolecular Compound

St. Petersburg, Russia

A. V. Yakimansky

Branch of Petersburg Nuclear Physics Institute Named by B.P. Konstantinov of NRC "Kurchatov institute" — Institute of Macromolecular Compound

St. Petersburg, Russia

References

  1. Fu Q., Sun X., Zhang T., Pei J., Li Yi., Li Q., Zhang S., Waterhouse G.I.N., Li H., Ai Sh. // Sci. Total Environ. 2024. V. 906. P. 167475. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.167475
  2. Lee H., Park H., Ryu D.Y., Jang W.-D. // Chem. Soc. Rev. 2023. V. 52. № 5. P. 1947. https://doi.org/10.1039/d2cs01066f
  3. Huang K., Canterbury D.P., Rzayev J. // Chem. Commun. 2010. V. 46. P. 6326. https://doi.org/10.1039/C002447C
  4. Huang K., Rzayev J. // J. Am. Chem. Soc. 2011. V. 133. P. 16726. https://doi.org/10.1021/ja204296v
  5. Lu Ai., Petit E., Jelonek K., Orchel A., Kasperczyk Ja., Wang Yu., Su F., Li S., Johnson J.A., Lu Y.Y., Burts A.O., Xia Y. // Int. J. Biol. Macromol. 2020. V. 154. P. 39. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.03.094
  6. Yilmazoglu E., Karakus S. // Appl. Surf. Sci. Adv. 2023. V. 18. P. 100544. https://doi.org/10.1016/j.apsadv.2023.100544
  7. Lu X., Tran Th.-H., Jia F., Tan X., Davis S., Krishnan S., Amiji M.M., Zhang K. // J. Am. Chem. Soc. 2015. V. 137. P. 12466. https://doi.org/10.1021/jacs.5b08069
  8. Fu X., Wang Ya. Xu L., Narumi At. // Polymers. 2023. V. 15. № 24. P. 681. https://doi.org/10.3390/polym15244681
  9. Митьковский Д.А., Лазутинa А.А., Ушакова А.С., Талисa А.Л., Василевская В.В. // Высокомолекулярные соединения. Сер. С. 2023. Т. 65. № 1. С. 5. https://doi.org/10.31857/S2308114723700280
  10. Кашапов Р.Р., Миргородская А.Б, Кузнецов Д.М., Разуваева Ю.С., Захарова Л.Я. // Коллоидный журнал. 2022. Т. 84. № 5. С. 503. https://doi.org/10.31857/S0023291222600092
  11. Balijepalli A.S., Sabatelle R.C., Chen M., Suki B., Grinstaff M.W. // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2020. V. 59. № 2. P. 704. https://doi.org/10.1002/anie.201911720
  12. Akbulut H., Endo T., Yamada S., Yagci Y. // J. Polym. Sci. A. 2015. V. 53. P. 1785. https://doi.org/10.1002/pola.27621
  13. Liang M., Jhuang Y.J., Zhang C.F., Tsai W.J. // Eur. Polym. J. 2009. V. 45. P. 2348. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2009.05.008
  14. Sheiko S.S., Sumerlin B.S., Matyjaszewski K. // Prog. Polym. Sci. 2008. V. 33. P. 759. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2008.05.001
  15. Ivanova A.S., Mikhailov I.V., Polotsky A.A., Darinskii A.A., Birshtein T.M., Borisov O.V. // J. Chem. Phys. 2020. V. 152. P. 081101. https://doi.org/10.1063/1.5144295
  16. Froiio F., Lammari N., Tarhini M., Alomari M., Louaer W., Hassen Meniai A., Paolino D., Fessi H., el Hamid Elaissari A. // Smart Nanocontainers. Micro and Nano Technologies. Ch. 16. Elsevier, 2020. P. 271. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816770-00016-2
  17. Chaudhari S., Umar A., Mehta S.K. // Progr. Mater. Sci. 2016. V. 83. P. 270. https://doi.org/10.5101/nbc.v13i2.p165-171
  18. Valueva S.V., Vylegzhanina M.E., Mitusova K.A., Volkov A.Ya., Meleshko T.K., Ivanov I.V., Yakimanskya A.V. / // J. Surf. Invest.: X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2021. V. 15. № 2. P. 313. https://doi.org/10.1134/S1027451021020336
  19. Valueva S.V., Vylegzhanina M.E., Borovikova L.N., Ivanov I.V., Yakimanskya A.V. // J. Surf. Invest.: X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2023. V. 17. № 1. P. 150. https://doi.org/10.1134/S102745102301024X
  20. Bishi N., Phalswal P., Khanna P.K. // Mater. Adv. 2022. V. 3. P. 1415. https://doi.org/10.1039/d1ma00639h
  21. Algorri J.F., Ochoa M., Roldan-Varona P., RodriguezCobo L., Lopez-Higuera J.M. // Cancers. 2021. V. 13. P. 4447. https://doi.org/10.3390/cancers13174447
  22. Семенов Д.Ю., Васильев Ю.Л., Дыдыкн С.С., Странадко Е.Ф., Шубин В.К., Богомазов Ю.К., Морохотов В.А., Щербюк А.Н., Морозов С.В., Захаров Ю.И. // Biomed. Photonics. 2021. Т. 10. № 1. С. 25. https://doi.org/10.24931/2413-9432-2021-10-1-25-31
  23. Filonenko E.V., Kaprin A.D., Alekseev B.Ya., Apolikhin O.I., Slovokhodov E.K., IvanovaRadkevich V.I., Urlova A.N. // Photodiagn. Photodyn. Therapy. 2016. V. 16. P. 106. https://doi.org/10.1016/j. pdpdt.2016.09.009
  24. Meleshko T.K., Ivanov I.V., Kashina A.V., Bogorad N.N., Simonova M.A., Zakharova N.V., Filippov A.P., Yakimansky A.V // Polym. Sci. B. 2018. V. 60. № 1. P. 35. https://doi.org/10.1134/S1560090418010098
  25. Патент 2020126561 (РФ). Молекулярные щетки с боковыми цепями полиметакриловой кислоты. / ИВС РАН. Краснопеева Е.Л., Меленеевская Е.Ю., Смирнов М.А., Якимянский А.В. // Бюлл. № 18. 06.08.2020.
  26. ГОСТ 25142-82. Шероховатость поверхности. Термины и определения. (СТ СЭВ 1156-78). Дата введения 1983-01-01.
  27. Валуева С.В., Лаврентьев В.К., Соколова М.П., Волков А.Я., Краснопеева Е.Л., Меленевская Е.Ю., Боровикова Л.Н., Якиманский А.В. Стабилизация наночастиц селена графт-сополимером целлюлоза-графт-ПМАК: синтез, структурно-морфологические и спектральные характеристики. // Матер. Международная науч.-тех. конф., посвященной 85-летию акад. Г.Р. Рамандбердиева "Проблемы и развития целлюлозы и ее производных". Ташкент, Узбекистан. 16–17 мая 2023 г. С. 100.
  28. Valueva S.V., Borovikova L.N., Koreneva V.V., Nazarkina Ya.I., Kipper A. I., Kopeikin V.V. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2007. V. 81. № 7. P. 11070. https://doi.org/10.1134/S0036024407070291
  29. Валуева С.В., Боровикова Л.Н., Краснопеева Е.Л., Меленевская Е.Ю., Якиманский А.В. // Журнал прикладной спектроскопии. 2024. Т. 91. № 4. С. 519. https://zbps.ejournal.by/jour/article/view/1605
  30. Sheiko S.S., Moller M. // Chem. Rev. 2001. V. 101. P. 4099. https://doi.org/10.1021/cr990129v
  31. Li C., Gunari N., Fischer K., Janshoff A., Schmidt M. // Angew. Chem. Int. Ed. 2004. V. 43. Iss. 9. P. 1101. https://doi.org/10.1002/anie.200352845
  32. Lesnichayaa M.V., Shendrikb R., Sukhova B.G. // J. Luminescence. 2019. V. 211. P. 305. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.03.056
  33. Bordas J., West J. // Phil. Mag. 1976. V. 34. № 4. P. 501. https://doi.org/10.1080/14786437608223789
  34. Fischer R. // Phys. Rev. B. 1972. V. 5. № 8. P. 3087. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.5.3087
  35. Brus L. // J. Phys. Chem. 1986. V. 90. № 12. P. 2555. https://doi.org/10.1021/j100403a003
  36. Васильев Р.Б., Дирин Д.Н., Гаськов А.М. // Успехи химии. 2011. Т. 80. Вып. 12. С. 1190. https://doi.org/10.1070/RC2011v080n12ABEH004240

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).