Investigation of transport properties of hydroxyapatite and its silicon-substituted derivatives

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

The article discusses the possibility of practical application of hydroxyapatite and silicon-substituted hydroxyapatite as components of medicines, pharmaceutical compositions, and biomaterials, the use of which is based on the transdermal delivery route of the active substance. The specific surface area, degree of dispersion and transport properties (transmucose permeability) of hydroxyapatite and silicon-substituted hydroxyapatite were estimated using some modern physicochemical methods of analysis. Particular attention is paid to the joint use of the studied substances and silicon glycerolates as a conductor with pronounced transcutaneous, penetrating properties, contributing to the accumulation of locally applied drugs in biological membranes (skin, mucosa, etc.) without disturbing its structure. It is shown that the transport properties that determine the effectiveness of the action depend on physico-chemical characteristics of these substances being penetrated. Diffusion transfer and the ability to control the processes taking place can be used for optimal design of drugs for targeted delivery through the skin and mucous membranes.

Sobre autores

Ekaterina Bogdanova

Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of RAS; JSC Giredmet

Email: chemi4@rambler.ru
Ph. D., Senior Researcher, Laboratory of heterogeneous processes chemistry, Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of RAS, Leading Researcher, Laboratory of electrochemical devices for hydrogen energy, JSC Giredmet

Tatyana Khonina

I.Ya. Postovsky Institute of Organic Synthesis Ural Branch of RAS

Dr. Sc, leading Researcher, Laboratory of Organic Materials

Nail Sabirzyanov

Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of RAS

Dr. Sc., Chief Researcher, Head of the Laboratory of heterogeneous processes chemistry

Bibliografia

  1. Баринов, С.М. Биокерамика на основе фосфатов кальция / С.М. Баринов, В.С. Комлев. - М.: Наука, 2006. - 204 с.
  2. Dorozhkin, S.V. Calcium orthophosphates / S.V. Dorozhkin // Journal of Materials Science. - 2007. - V. 42. - I. 4. - P. 1061-1095. doi: 10.1007/s10853-006-1467-8.
  3. Palmer, L.C. Biomimetic systems for hydroxyapatite mineralization inspired by bone and enamel / L.C. Palmer, C.J. Newcomb, S.R. Kaltz, E.D. Spoerke, S.I. Stupp // Chemical Review. - 2008. - V. - 108. - I. 11. - P. 4754-4783. doi: 10.1021/cr8004422.
  4. Mondal, S. Recent progress on fabrication and drug delivery applications of nanostructured hydroxyapatite / S. Mondal, S.V. Dorozhkin, U. Pal // WIREs Nanomed Nanobiotechnol. - 2018. - V. 10. - I. 4. - Art. № e1504. - 32 p. doi: 10.1002/wnan.1504.
  5. Mondal, S. Hydroxyapatite: A journey from biomaterials to advanced functional materials / S. Mondal, S. Park, J. Choi et al. //Advances in Colloid and Interface Science. - 2023. - V. 321. - Art. № 103013. - 27 p. doi: 10.1016/j.cis.2023.103013.
  6. Collins, M.N. Scaffold fabrication technologies and structure/function properties in bone tissue engineering / M.N. Collins, G. Ren, K. Young et al. // Advanced Functional Materials. - 2021. - V. 31. - I. 2. - Art. № 2010609. - 22 p. doi: 10.1002/adfm.202010609.
  7. Jurak, M. What affects the biocompatibility of polymers? / M. Jurak, A.E. Wiącek, A. Ładniak, K. Przykaza, K. Szafran // Advances in Colloid and Interface Science. - 2021. - V. 294. - Art. №102451. - 25 p. doi: 10.1016/j.cis.2021.102451.
  8. Civantos, A. Titanium coatings and surface modifications: toward clinically useful bioactive implants / A. Civantos, E. Martínez-Campos, V. Ramos et al. // ACS Biomaterials Science & Engineering. - 2017. - V. 3. - I. 7. - P. 1245-1261. doi: 10.1021/acsbiomaterials.6b00604.
  9. Chen, F.-M. Advancing biomaterials of human origin for tissue engineering / F.-M. Chen, X. Liu // Progress in Polymer Science. - 2016. - V. 53. - P. 86-168. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2015.02.004.
  10. Jain, P. Advances in 3D bioprinting of tissues/organs for regenerative medicine and in-vitro models / P. Jain, H. Kathuria, N. Dubey // Biomaterials. - 2022. - V. 287. - Art. № 121639. - 52 p. doi: 10.1016/j.biomaterials.2022.121639.
  11. Mondal, S. Nanostructured hollow hydroxyapatite fabrication by carbon templating for enhanced drug delivery and biomedical applications // S. Mondal, G. Hoang, P. Manivasagan, H. Kim, J. Oh // Ceramics International. - 2019. - V. 45. - I. 14. - P. 17081-17093. doi: 10.1016/j.ceramint.2019.05.260.
  12. Vallet-Regí, M. Bioceramics: from bone regeneration to cancer nanomedicine / M. Vallet-Regí, E.Ruiz-Hernández // Advanced Materials. - 2011. - V. 23. - I. 44. - P. 5177-5218. doi: 10.1002/adma.201101586.
  13. Song, Q. An oral drug delivery system with programmed drug release and imaging properties for orthotopic colon cancer therapy / Q. Song, J. Jia, X. Niu et al. // Nanoscale. - 2019. - V. 11. - I. 34. - P. 15958-15970. doi: 10.1039/c9nr03802g.
  14. Shan, X. Emerging prodrug-engineered nanomedicines for synergistic chemo-phototherapy / X. Shan, Z. Zhao, C. Wang et al. // Chemical Engineering Journal. - 2022. - V. 442. - Part 1. - Art. № 136383. - 17 p. doi: 10.1016/j.cej.2022.136383.
  15. Victor, S.P. Neodymium doped hydroxyapatite theranostic nanoplatforms for colon specific drug delivery applications / S.P. Victor, W. Paul, V. Vineeth et al. // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. - 2016. - V. 145. - P. 539-547. doi: 10.1016/j.colsurfb.2016.05.067.
  16. Shi, P. Active targeting schemes for nano-drug delivery systems in osteosarcoma therapeutics / P. Shi, Z. Cheng, K. Zhao et al. // Journal of Nanobiotechnology. - 2023. - V. 21. - Art. № 103. - 27 p. doi: 10.1186/s12951-023-01826-1.
  17. Sun, W. Biodegradable drug-loaded hydroxyapatite nanotherapeutic agent for targeted drug release in tumors / W. Sun, J. Fan, S. Wang et al. // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2018. - V. 10. - I. 9. - P. 7832-7840. DOI:/10.1021/acsami.7b19281.
  18. Zhang, S. A novel strategy for tumor therapy: targeted, PAA-functionalized nano-hydroxyapatite nanomedicine / S. Zhang, X. Ma, D. Sha et al. // Journal of Materials Chemistry B. - 2020. - V. 8. - I. 41. - P. 9589-9600. doi: 10.1039/d0tb01603a.
  19. Kargozar, S. Hydroxyapatite nanoparticles for improved cancer theranostics / S. Kargozar, S. Mollazadeh, F. Kermani, T.J. Webster, S. Nazarnezhad, S. Hamzehlou, F. Baino // Journal of Functional Biomaterials. - 2022. - V. 13. - I. 3. - Art. №100. - 27 p. doi: 10.3390/jfb13030100.
  20. Пат. 2255939 Российская Федерация, МПК C07F 7/04, A61K 47/30, A61P 31/04. Глицераты кремния, обладающие транскутанной проводимостью медикаментозных средств, и глицерогидрогели на их основе / Хонина Т.Г., Ларионов Л.П., Русинов Г.Л., Суворов А.Л., Чупахин О.Н.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органического синтеза УрО РАН. - №2003124688/04; заявл. 07.08.2003; опубл.10.07.05, Бюл. № 19. - 13 с.
  21. Khonina, T.G. Silicon-hydroxyapatite-glycerohydrogel as a promising biomaterial for dental applications / T.G. Khonina, O.N. Chupakhin, E.Y. Nikitina et al. // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. - 2020. - V. 189. - Art. № 110851. - 8 p. doi: 10.1016/j.colsurfb.2020.110851.
  22. Пат. 2406693 Российская Федерация, МПК C01B25/32. Способ получения суспензии гидроксиапатита / Сабирзянов Н.А., Богданова Е.А., Хонина Т.Г.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела УрО РАН. - № 2008140563/15; заявл. 13.10.08; опубл. 20.12.10, Бюл. № 35. - 5 с.
  23. Пат. 2104924 Российская Федерация, МПК C01B25/32. Способ получения гидроксиапатита / Яценко С.П., Сабирзянов Н.А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела УрО РАН. - № 96120482/25; заявл. 07.10.1996; опубл. 20.02.1998, Бюл. № 2. - 6 с.
  24. Богданова, Е.А. Физико-химические свойства биоактивных композиционных материалов на основе фосфатов кальция и кремнийорганических соединений: дис. … канд. хим. наук: 02.00.04: защищена 31.11.12: утв. 24.03.13, Богданова Екатерина Анатольевна. - Екатеринбург: Институт химии твердого тела УрО РАН, 2012. - 130 с.
  25. Богданова, Е.А. Исследование реологических свойств гидроксиапатита и фторапатита, находящихся в коллоидном состоянии / Е.А. Богданова, В.М. Скачков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2020. - Вып. 12. - С. 525-534. doi: 10.26456/pcascnn/2020.12.525.
  26. Пат. 2314107 Российская Федерация, МПК A61K 33/06, A61K 47/34, A61P 17/02, A61P 19/00. Способ получения ранозаживляющего и остеопластического средства / Сабирзянов Н.А., Ларионов Л.П., Яценко С.П. Бояковская Т.Г.; заявитель и патентообладатель Институт химии твердого тела УрО РАН. - № 2005131410/15; заявл. 10.10.05; опубл. 10.01.08, Бюл. № 1. - 5 с.
  27. Пат. 2296556 Российская Федерация, МПК A61K 6/033. Средство для лечения воспалительных заболеваний пародонта / Сабирзянов Н.А., Хонина Т.Г., Яценко С.П., Ронь Г.И., Чупахин О.Н.; заявитель и патентообладатель Институт химии твердого тела УрО РАН. - № 2005119112/15; заявл. 20.06.05; опубл. 10.04.07, Бюл. № 10. - 5 с.
  28. Пат. 2558934 Российская Федерация, МПК A61K 8/24, A61K 8/25, A61K 8/29, A61K 8/99, A61Q 11/00, A61C 13/23. Средство для фиксации съемных зубных протезов / Мирсаев Т.Д., Жолудев С.Е., Чупахин О.Н., Бакуринских А.А., Хонина Т.Г., Иваненко М.В., Шадрина Е.В., Ларионов Л.П., Забокрицкий Н.А., Богданова Е.А., Сабирзянов Н.А.; заявители и патентообладатели УГМУ и Институт органического синтеза им.И.Я. Постовского УрО РАН. - № 2014119069/15; заявл. 12.05.14; опубл. 10.08.15, Бюл. № 22. - 10 с.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

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).