PL227876B1 - Zawiesina wodna nanopłatków tlenku grafenu dekorowanych nanocząstkami metalicznej platyny, jej zastosowanie i sposób jej wytwarzania - Google Patents
Zawiesina wodna nanopłatków tlenku grafenu dekorowanych nanocząstkami metalicznej platyny, jej zastosowanie i sposób jej wytwarzania Download PDFInfo
- Publication number
- PL227876B1 PL227876B1 PL407166A PL40716614A PL227876B1 PL 227876 B1 PL227876 B1 PL 227876B1 PL 407166 A PL407166 A PL 407166A PL 40716614 A PL40716614 A PL 40716614A PL 227876 B1 PL227876 B1 PL 227876B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- graphene oxide
- nanoparticles
- platinum
- suspension
- nanoflakes
- Prior art date
Links
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 108
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 96
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 94
- 239000000725 suspension Substances 0.000 title claims abstract description 38
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 223
- 239000002060 nanoflake Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000002246 antineoplastic agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 claims description 39
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 77
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 27
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 18
- 208000005017 glioblastoma Diseases 0.000 description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 12
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 12
- 150000003057 platinum Chemical class 0.000 description 12
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 201000010915 Glioblastoma multiforme Diseases 0.000 description 10
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 7
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 7
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 7
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 6
- 230000006907 apoptotic process Effects 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 6
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 5
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 5
- 241000287828 Gallus gallus Species 0.000 description 4
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 4
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 4
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 4
- UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N guanine Chemical compound O=C1NC(N)=NC2=C1N=CN2 UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 210000001161 mammalian embryo Anatomy 0.000 description 4
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 4
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000011319 anticancer therapy Methods 0.000 description 3
- 229940045985 antineoplastic platinum compound Drugs 0.000 description 3
- 229960004316 cisplatin Drugs 0.000 description 3
- DQLATGHUWYMOKM-UHFFFAOYSA-L cisplatin Chemical compound N[Pt](N)(Cl)Cl DQLATGHUWYMOKM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 150000003058 platinum compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 3
- 102000004039 Caspase-9 Human genes 0.000 description 2
- 108090000566 Caspase-9 Proteins 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010029350 Neurotoxicity Diseases 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010044221 Toxic encephalopathy Diseases 0.000 description 2
- 230000001093 anti-cancer Effects 0.000 description 2
- 230000000259 anti-tumor effect Effects 0.000 description 2
- 238000003782 apoptosis assay Methods 0.000 description 2
- 230000034720 apoptotic signaling pathway Effects 0.000 description 2
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 2
- 229960004562 carboplatin Drugs 0.000 description 2
- YAYRGNWWLMLWJE-UHFFFAOYSA-L carboplatin Chemical compound O=C1O[Pt](N)(N)OC(=O)C11CCC1 YAYRGNWWLMLWJE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 210000003855 cell nucleus Anatomy 0.000 description 2
- 238000002512 chemotherapy Methods 0.000 description 2
- 238000000942 confocal micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 210000002257 embryonic structure Anatomy 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 210000004379 membrane Anatomy 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 2
- 231100000228 neurotoxicity Toxicity 0.000 description 2
- 230000007135 neurotoxicity Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 2
- 230000005522 programmed cell death Effects 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- 229930024421 Adenine Natural products 0.000 description 1
- GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N Adenine Chemical compound NC1=NC=NC2=C1N=CN2 GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000009027 Albumins Human genes 0.000 description 1
- 108010088751 Albumins Proteins 0.000 description 1
- 102000010565 Apoptosis Regulatory Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010063104 Apoptosis Regulatory Proteins Proteins 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 108050006400 Cyclin Proteins 0.000 description 1
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 1
- 108020005124 DNA Adducts Proteins 0.000 description 1
- 230000005778 DNA damage Effects 0.000 description 1
- 231100000277 DNA damage Toxicity 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 101150021185 FGF gene Proteins 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 229910002621 H2PtCl6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010019851 Hepatotoxicity Diseases 0.000 description 1
- 102000018802 High Mobility Group Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010052512 High Mobility Group Proteins Proteins 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 108090000157 Metallothionein Proteins 0.000 description 1
- 102000003792 Metallothionein Human genes 0.000 description 1
- 206010029155 Nephropathy toxic Diseases 0.000 description 1
- 206010033109 Ototoxicity Diseases 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 108010019530 Vascular Endothelial Growth Factors Proteins 0.000 description 1
- 102000005789 Vascular Endothelial Growth Factors Human genes 0.000 description 1
- XSMVECZRZBFTIZ-UHFFFAOYSA-M [2-(aminomethyl)cyclobutyl]methanamine;2-oxidopropanoate;platinum(4+) Chemical compound [Pt+4].CC([O-])C([O-])=O.NCC1CCC1CN XSMVECZRZBFTIZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229960000643 adenine Drugs 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000002152 alkylating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005775 apoptotic pathway Effects 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- GRHLMSBCOPRFNA-UHFFFAOYSA-M azanide 2-oxidoacetate platinum(4+) Chemical compound N[Pt]1(N)OCC(=O)O1 GRHLMSBCOPRFNA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 1
- 239000013060 biological fluid Substances 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 210000001185 bone marrow Anatomy 0.000 description 1
- 210000004958 brain cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical group 0.000 description 1
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 1
- 230000030833 cell death Effects 0.000 description 1
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 1
- 210000003710 cerebral cortex Anatomy 0.000 description 1
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 210000003711 chorioallantoic membrane Anatomy 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000001054 cortical effect Effects 0.000 description 1
- MCBBFDNTCVNDCE-UHFFFAOYSA-N cyclopenta-1,3-diene cyclopenta-2,4-diene-1-carbonyl cyanide iron(2+) Chemical compound [Fe++].c1cc[cH-]c1.O=C(C#N)[c-]1cccc1 MCBBFDNTCVNDCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OPTASPLRGRRNAP-UHFFFAOYSA-N cytosine Chemical group NC=1C=CNC(=O)N=1 OPTASPLRGRRNAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000824 cytostatic agent Substances 0.000 description 1
- 231100000433 cytotoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000001472 cytotoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000034994 death Effects 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000002900 effect on cell Effects 0.000 description 1
- 230000001779 embryotoxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000238 embryotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000304 hepatotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000007686 hepatotoxicity Effects 0.000 description 1
- 239000000416 hydrocolloid Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000001990 intravenous administration Methods 0.000 description 1
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 229950008991 lobaplatin Drugs 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013580 millipore water Substances 0.000 description 1
- 230000021125 mitochondrion degradation Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 230000017074 necrotic cell death Effects 0.000 description 1
- 229950007221 nedaplatin Drugs 0.000 description 1
- 210000005170 neoplastic cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000001613 neoplastic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000417 nephrotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000007694 nephrotoxicity Effects 0.000 description 1
- 210000000633 nuclear envelope Anatomy 0.000 description 1
- 238000010534 nucleophilic substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011275 oncology therapy Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000008527 organismal homeostasis Effects 0.000 description 1
- 231100000262 ototoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000002018 overexpression Effects 0.000 description 1
- 229960001756 oxaliplatin Drugs 0.000 description 1
- DWAFYCQODLXJNR-BNTLRKBRSA-L oxaliplatin Chemical compound O1C(=O)C(=O)O[Pt]11N[C@@H]2CCCC[C@H]2N1 DWAFYCQODLXJNR-BNTLRKBRSA-L 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009057 passive transport Effects 0.000 description 1
- -1 platinum ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000013641 positive control Substances 0.000 description 1
- 231100000683 possible toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000008261 resistance mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 231100000563 toxic property Toxicity 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 210000004881 tumor cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F15/00—Compounds containing elements of Groups 8, 9, 10 or 18 of the Periodic Table
- C07F15/0006—Compounds containing elements of Groups 8, 9, 10 or 18 of the Periodic Table compounds of the platinum group
- C07F15/0086—Platinum compounds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
- A61K31/33—Heterocyclic compounds
- A61K31/335—Heterocyclic compounds having oxygen as the only ring hetero atom, e.g. fungichromin
- A61K31/336—Heterocyclic compounds having oxygen as the only ring hetero atom, e.g. fungichromin having three-membered rings, e.g. oxirane, fumagillin
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K33/00—Medicinal preparations containing inorganic active ingredients
- A61K33/24—Heavy metals; Compounds thereof
- A61K33/243—Platinum; Compounds thereof
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/0012—Galenical forms characterised by the site of application
- A61K9/0019—Injectable compositions; Intramuscular, intravenous, arterial, subcutaneous administration; Compositions to be administered through the skin in an invasive manner
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/10—Dispersions; Emulsions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/198—Graphene oxide
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
Abstract
Przedmiotem wynalazku jest zawiesina nanopłatków tlenku grafenu w wodzie, charakteryzująca się tym, że obejmuje:·• od 100µg/ml do 500µg/ml nanopłatków tlenku grafenu, • od 5µg/ml do 50µg/ml nanocząstek metalicznej platyny (Pt°), osadzonych na powierzchni nanopłatków tlenku grafenu. Wynalazek obejmuje także sposób wytwarzania takiej zawiesiny oraz jej zastosowanie jako środka przeciwnowotworowego.
Description
Wynalazek dotyczy zawiesiny wodnej nanopłatków tlenku grafenu (GO, ang. graphene oxide). Bardziej szczegółowo, przedmiotową zawiesinę można też określić jako kompozyt zbudowany z nanopłatków tlenku grafenu dekorowanych nanocząstkami metalicznej platyny (Pto), które to twory są zawieszone w wodzie (stosuje się uproszczone określenie „zawiesina GO/Pto”). Wynalazek dotyczy także zastosowania takiej zawiesiny jako wielofunkcyjnego środka przeciwnowotworowego, a także obejmuje sposób wytwarzania takiej zawiesiny.
Tlenek grafenu (GO) jest specyficznym związkiem chemicznym o zawartości tlenu zmieniającym się w szerokich granicach od kilku do kilkudziesięciu % atomowych w stosunku do węgla. Jego struktura to płaska warstwa atomów węgla ulokowanych w narożach sześciokąta, do której przyczepione są liczne grupy funkcyjne np.: karboksylowe, hydroksylowe, epoksydowe odpowiedzialne za silnie hydrofilowe właściwości tego materiału. Tlenek grafenu otrzymuje się w wyniku interkalacji i utleniania grafitu płatkowego, najczęściej metodą Hummersa [1] lub jej modyfikacji [2, 3]. Z uwagi na bardzo rozwiniętą powierzchnię (teoretyczna 2600 m2/g) tlenek grafenu ma bardzo dużą zdolność adsorpcyjną w stosunku do różnych związków chemicznych: organicznych rozpuszczalników, barwników, związków aromatycznych, jonów metali ciężkich [4]. Jest również znakomitą platformą do osadzania nanocząstek metali (np. Ag, Au, Pt, Pd) [5] oraz tlenków metali (np. Fe3O4, TiO2 CO3O4) [6] pozwalając otrzymywać kompozyty o znakomitych właściwościach katalitycznych. Wśród nich, kompozyty tlenek grafenu/nanocząstki platyny (GO/Pt°) zajmują szczególne miejsce. Wykazują one silne elektrokatalityczne właściwości utleniania metanolu i redukcji tlenu, co pozwala stosować je jako membrany w wodorowych ogniwach paliwowych [7-10] lub ogniwach słonecznych barwnikowych [11-12]. Ten typ kompozytów znajduje również zastosowanie w elektrochemicznych czujnikach np. glukozy, nadtlenku wodoru [13-14].
Dotychczas kompozyt tlenek grafenu/nanocząstki platyny nie był stosowany w medycynie w terapii nowotworów. Nowatorskim rozwiązaniem jest również sposób jego przygotowania. W przytoczonych publikacjach [7-14] GO/Pt° był otrzymywany w czasie jednoczesnej redukcji tlenku grafenu oraz jonów platyny wprowadzanych do roztworu w postaci kwasu sześciochloroplatynowego H2PtCl6. Do redukcji używane były różne związki chemiczne - reduktory oraz związki funkcjonalizujące zapobiegające aglomeracji płatków grafenowych. Bardzo trudno jest później usunąć uboczne produkty redukcji ze względu na wspomnianą wcześniej ogromną pojemność adsorpcyjną grafenu.
Tymczasem w przedkładanym wynalazku przedmiotową zawiesinę otrzymuje się w wyniku połączenia czystej zawiesiny tlenku grafenu z koloidalnym roztworem czystej metalicznej platyny z jednoczesnym wykorzystaniem energii ultradźwięków. Ten sposób ma wyższość nad opisanym w artykułach [7-14] ponieważ pozwala otrzymywać bardzo czysty materiał, co ma kluczowe znaczenie przy podawaniu go do żywych organizmów. Co więcej, metaliczna platyna jest unieruchomiona (siłami van der Waalsa) na powierzchni płatków tlenku grafenu, co uniemożliwia jej rozprzestrzenianie się po okolicznych tkankach. Tymczasem w terapii przeciwnowotworowej znanej w stanie techniki z wykorzystaniem kompleksów platyny dochodzi do takiego rozprzestrzeniania się, co jest niekorzystne dla pacjenta.
Kompleksowe związki platyny, jako osiągnięcie chemii koordynacyjnej znalazły zastosowanie w chemioterapii nowotworów. Upowszechnienie stosowania kompleksowych związków platyny miało miejsce w latach 70 XX w., a zostały one zakwalifikowane do leków cytostatycznych o działaniu alkilującym. W przeciągu ostatnich 50 lat zsyntetyzowano ok. 3000 kompleksowych związków platyny, spośród których 30 dotarło do fazy badań klinicznych, natomiast tylko 6 związków, tj. cisplatyna, karboplatyna, oksaliplatyna, nedaplatyna, lobaplatyna, heptaplatyna, zostało dopuszczonych na świecie do stosowania w leczeniu nowotworów. Cisplatyna i karboplatyna stosowane są w leczeniu m .in. nowotworów głowy [15, 16, 17, 18].
Wszystkie znane leki są solami platyny lub ich pochodnymi, gdzie platyna występuje w formie kationu, a nie w formie metalicznej Pto.
Mechanizm działania leków opartych na solach platyny polega na wytworzeniu wiązań z DNA, co w efekcie końcowym hamuje proliferację komórek nowotworowych. Leki - kompleksy platyny wprowadzone do organizmu ulegają hydrolizie do aktywnych cis-diaminadihydroksy-platyny(II) lub trans-diaminacykloheksanu-dihydroksy-platyny, które reagują z DNA. Sole platyny działają wykorzystując mechanizm reakcji substytucji nukleofilowej, wbudowując w miejsce atomu N(7) guaniny lub rzadziej atomu N(1), N(3) adeniny lub N(3) cytozyny atomy platyny [19]. Podstawą mechanizmu dziaPL 227 876 B1 łania soli platyny jest wytworzenie wewnątrzniciowych, międzyniciowych dwufunkcyjnych wiązań krzyżowych w obrębie nici DNA. Wiązanie Pt - N(7) w guaninie, jako bardzo silne, jest w największym stopniu odpowiedzialne za cytotoksyczne działanie leków. Skutkiem tego mechanizmu jest wytworzenie adduktów DNA, co jest bezpośrednią przyczyną inhibicji procesów replikacji materiału genetycznego w komórkach nowotworowych [20-22]. Uszkodzenie to, rozpoznawane przez białka HMG, indukuje w komórce szlak apoptozy.
Jednakże, stosowanie kompleksów platyny w terapii przeciwnowotworowej posiada istotne wady w postaci stwierdzonych skutków ubocznych, wymienionych poniżej:
• Działanie toksyczne na komórki zdrowe, a zwłaszcza szybko dzielące się zdrowe komórki. Główne działania niepożądane wynikające ze stosowania związków kompleksowych platyny to: hepatotoksyczność, neurotoksyczność, nefrotoksyczność, ototoksyczność, supresja szpiku kostnego i inne.
• Główną drogą podania kompleksów platyny w postaci soli są wlewy dożylne w postaci kroplowej, co wpływa na toksyczne działanie soli platyny na elementy morfotyczne krwi oraz szeroką dystrybucję w ustroju.
• Jako sole mogą łatwo i szybko wchodzić w reakcje z wieloma molekułami żywego organizmu prowadząc do powstawania związków toksycznych i angażowania leków w reakcje uboczne, co zmniejsza efektywność działania leku.
• Indukowanie oporności na platynę:
o zmniejszenie podatności leków na tworzenie wiązań chemicznych blokujących aktywność leku podczas jego transportu w organizmie, a zwłaszcza tworzenie silnych kompleksów z albuminami, metalotioneinami;
o zapobieganie aktywizacji mechanizmów oporności wewnątrzkomórkowej, jak zwiększenie tolerancji na uszkodzenia DNA, nadekspresja białek antyapoptotycznych;
o tworzenie kompleksów o dodatnim ładunku, co zwiększa skuteczność tworzenia reakcji z DNA;
o tworzenie związków o zwiększonej lipofilowości, co pozwala na zwiększenie aktywności transportu biernego leku;
o zastosowanie inkapsulacji chroniącej kompleksy platyny przed przedwczesną reaktywnością;
o zastosowanie bakterii jako mini-komórek ochraniających kompleksy platyny przed przedwczesną reaktywnością;
o zastosowanie nanorurek jako „drug delivery system”, wykorzystujących klatryno-zależny mechanizm transportu do komórki;
o aktywacja fotochemiczna.
Twórcy obecnego wynalazku jako pierwsi otrzymali ultraczystą hydrozawiesinę nanopłatków tlenku grafenu dekorowanego nanocząstkami metalicznej platyny i nieoczekiwanie stwierdzili jej wysoką skuteczność jako wielofunkcyjnego środka przeciwnowotworowego.
Dlatego też celem obecnego wynalazku jest zaproponowanie nowej zawiesiny, sposobu jej otrzymywania i jej zastosowania jako wielofunkcyjnego środka przeciwnowotworowego.
Zawiesina wodna nanopłatków tlenku grafenu w wodzie dekorowanych nanocząstkami metalicznej platyny zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że obejmuje:
• od 100 gg/ml do 500 gg/ml nanopłatków tlenku grafenu, • od 5 gg/ml do 50 gg/ml nanocząstek metalicznej platyny (Pto), osadzonych na powierzchni nanopłatków tlenku grafenu.
Korzystnie, zawiesina zawiera od 200 gg/ml do 250 gg/ml nanopłatków tlenku grafenu.
Korzystnie, nanopłatki tlenku grafenu mają rozmiary liniowe od 10 nm do 200 gm, korzystniej od 100 nm do 50 gm, a najkorzystniej od 300 nm do 20 gm, mają grubość od 0,5 nm do 10 nm, korzystniej od 0,5 nm do 3 nm, zaś zawartość procentowa tlenu wynosi od 5 do 50% wagowych, korzystniej od 15 do 50% wagowych.
Korzystnie, zawiesina zawiera od 10 gg/ml do 20 gg/ml nanocząstek metalicznej platyny (Pto), a najkorzystniej od 10 gg/ml do 15 gg/ml nanocząstek metalicznej platyny (Pto).
Korzystnie, nanocząstki metalicznej platyny (Pto) mają rozmiary liniowe od 1 do 100 nm, korzystniej od 1 do 25 nm, a najkorzystniej około 10 nm.
Korzystnie, stosunek wagowy nanocząstek platyny (Pto) do nanopłatków tlenku grafenu wynosi od 2:100 do 50:100, najkorzystniej 4:100.
PL 227 876 B1
Korzystnie, zawiesina według wynalazku składa się z zawieszonych w wodzie: nanopłatków tlenku grafenu i nanocząstek metalicznej platyny (Pt°) osadzonych na powierzchni nanopłatków tlenku grafenu, scharakteryzowanych powyżej, to znaczy - nie zawiera żadnych innych składników poza tymi.
Wynalazek obejmuje także zastosowanie takiej zawiesiny jako środka przeciwnowotworowego, zwłaszcza przeciwko nowotworom ludzkim lub zwierzęcym.
Korzystnie, zastosowanie to obejmuje bezpośrednią iniekcję zawiesiny do guza nowotworowego.
Przedmiotem wynalazku jest również sposób wytwarzania zawiesiny wodnej nanopłatków tlenku grafenu dekorowanych nanocząstkami metalicznej platyny, charakteryzujący się tym, że obejmuje następujące kroki:
a) połączenie czystej zawiesiny tlenku grafenu w wodzie z czystym koloidalnym roztworem metalicznej platyny w wodzie, z ewentualnym mieszaniem,
b) poddanie tak otrzymanej mieszaniny działaniu ultradźwięków, korzystnie w płuczce ultradźwiękowej, korzystnie przez czas od 30 do 60 minut, korzystniej około 45 minut.
Istotę wynalazku stanowi układ złożony z nanocząstek platyny (Pto) osadzonych słabym wiązaniem niekowalencyjnym na nanopłatkach tlenku grafenu, zawieszonych w ultraczystej wodzie, przeznaczony do podawania bezpośrednio w tkankę i okolicę guza.
Charakterystyka poszczególnych składników zawiesiny jest następująca:
Nanocząstki platyny:
nanocząstki platyny o czystości platyny 99,95% (korzystniej 99,99%) mogą być pozyskane:
1. w postaci proszku o czystości co najmniej 99,9%
2. koloidu nanocząstek platyny o czystości 99,95% (lepiej 99,99%) w ultraczystej wodzie.
W przypadku pierwszym proszek platyny jest zawieszany w wodzie w celu uzyskania koloidu wodnego nanocząstek platyny. Proszek platyny jest zawieszany w wodzie poprzez dodawanie nanocząstek platyny w ilości od 10 μg do 50 μg proszku nanocząstek Pto na 1 ml wody, najkorzystniej jest dodawać 10 μg - 30 μg, mniej korzystnie 31 μg - 40 μg, najmniej korzystnie 41 μg - 50 μg. Proces tworzenia koloidu i zapobiegania tworzeniu agregatów jest wspomagany mieszaniem i działaniem ultradźwięków. W obu przypadkach woda powinna być ultraczysta (rezystancja 18,2 MQ-cm w 25°C), o poziomie zanieczyszczeń biologicznych/chemicznych nie przekraczającym 0,0001% w roztworze oraz pozbawiona obecności jonów pierwiastków. Wielkość nanocząstek platyny ma zakres do 100 nm. Skuteczność działania kompozytu zwiększa się wraz ze zmniejszaniem się wielkości nanocząstek platyny, a najkorzystniejsza wielkość nanocząstek platyny wynosi do 10 nm. Wielkość nanocząstek platyny zbadano z wykorzystaniem transmisyjnej mikroskopii elektronowej, skaningowej mikroskopii elektronowej oraz metodą DLS (ang. Dynamie Light Scattering). Koncentracja wodnego koloidu platyny, jako roztworu wyjściowego użytego do wytworzenia wielofunkcyjnego kompleksu płatków tlenku grafenu i nanocząstek platyny Pto 50 μg/ml.
Nanopłatki tlenku grafenu:
Nanopłatki grafenu użyte do sporządzenia ultraczystej zawiesiny mają rozmiary liniowe od 10 nm do 100 μm, a nawet 200 μm, natomiast ich grubość jest rzędu kilku nanometrów (generalnie w przedziale od 0,5 nm do 10 nm). Zawartość tlenu wynosi od kilku do pięćdziesięciu procent wagowych.
Woda:
Fazę rozpraszającą stanowi ultra czysta woda o poziomie zanieczyszczeń biologicznych/chemicznych nie przekraczającym 0,0001% w roztworze oraz pozbawiona obecności jonów pierwiastków. Ultraczysta-woda jest jedynym możliwym ośrodkiem w którym możliwe jest wytworzenie wielofunkcyjnego systemu nano Pt/ nanopłatki tlenku grafenu.
Korzystne przykłady wykonania wynalazku
Wynalazek zostanie teraz bliżej przedstawiony w korzystnych przykładach wykonania, z odniesieniem do załączonych rysunków, które przedstawiają:
Fig. 1 - wizualizację zawiesiny płatków tlenku grafenu dekorowanych nanocząstkami platyny, uzyskanymi z Nanokoloid (NK), Nanotech (NT) i Sigma Aldrich (SA) w różnym stosunku tlenku grafenu do nanocząstek platyny (G:Pt, μφ A (NK) - 2:100; B (NK) - 2:100; C (NK) - 2:100; D (NK) 50:100; E (NT) - 50:100, F(SA) -50:100,
PL 227 876 B1
Fig. 2 - ilustrację wpływu nanocząstek platyny (3 pg/ml) i cis platyny (4 pg/ml) podanych drogą bezpośredniej iniekcji do tkanki nowotworowej, na masę oraz wymiary guzów glejaka otrzymywanych z wykorzystywaniem technik in ovo. *,** oznaczają różnice istotne statystyczne pomiędzy badanymi grupami. p-value < 0.005, słupek kreskowany ukośnie (po lewej) - masa, słupek jednolicie szary (po prawej) - rozmiar/100,
Fig. 3 - preparat skrawka guza GM w obrazie mikroskopii konfokalnej. Wizualizacja w obrazie czarno-białym kaspazy 9 (kolor zielony w obrazie rzeczywistym - w obrazie czarno-białym widoczny jako bardzo jasne pola, widoczne zwłaszcza w dwóch dolnych kwadratach fig. 3) na tle jąder komórkowych (kolor niebieski w obrazie rzeczywistym - w obrazie czarno-białym widoczny jako ciemniejsze szare pola, zwłaszcza na dwóch kwadratach z lewej strony fig. 3) w preparacie guza GM pod wpływem podawania zawiesiny tlenku grafenu dekorowanego nanocząstkami Pt,
Fig. 4 - preparat skrawka guza GM w obrazie mikroskopii konfokalnej. Wizualizacja w obrazie czarno-białym NFkB (czynnik jądrowy kB) (kolor zielony w obrazie rzeczywistym, w obrazie czarnobiałym widoczny jako bardzo jasne pole na prawym górnym kwadracie fig. 4) na tle jąder komórkowych (kolor niebieski w obrazie rzeczywistym w obrazie czarno-białym widoczny jako jasne pola na dwóch kwadratach z lewej strony fig. 4) w preparacie guza GM pod wpływem podawania zawiesiny tlenku grafenu dekorowanego nanocząstkami Pt,
Fig. 5 - wykres masy guza (średnia) glioblastoma multiforme w grupie kontrolnej (k), masa guza (średnia) w grupie traktowanej podawaniem zawiesiny tlenku grafenu dekorowanego nanocząstkami Pt,
Fig. 6 - fotografie wybranych guzów glejaka wielopostaciowego linii U-87 z grup kontrolnych, zaś
Fig. 7 - fotografie wybranych guzów glejaka wielopostaciowego linii U-87 z grup traktowanych zawiesiną tlenku grafenu dekorowanego nanocząstkami Pt. Widoczna redukcja naczyń krwionośnych oraz zmniejszona średnia masa guza.
Otrzymywanie zawiesiny według wynalazku:
Płatki tlenku grafenu w ilości od 100 pg do 500 pg są zawieszane w wodnym koloidzie nanocząstek platyny o stężeniu platyny od 50 pg/ml do 10 pg/ml wody poprzez mieszanie i działanie ultradźwięków przez 45 min (w aparacie Ultron U 509 (Zakład Urządzeń Elektronicznych) w temp. 20-25°C).
Nanocząstki platyny najczęściej pozyskiwano poprzez zakup w firmie Nano-Tech sp. z o.o. Polska, Warszawa, Grzybowska 16/22 lub w firmie Nanokoloid, www.nanogrp.com lub w firmie Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com. Najkorzystniejszy efekt obserwowano dla nanocząstek platyny kupowanych w firmie Nanokoloid, www.nanogrp.com.
Ostateczny stosunek wagowy nanocząstek platyny do nanopłatków tlenku grafenu wahał się od 50:100 do 2:100. Najkorzystniejszy efekt obserwuje się dla stosunku 4:100.
Proces wytwarzania zawiesiny GO/Pt° jest kontrolowany poprzez wizualizację w mikroskopie elektronowym TEM JEM-1220 (JEOL, Tokyo, Japan) 80 KeV, kompatybilnym z kamerą Morada eleven-megapixel (Olympus Soft Imaging Solutions, Munster, Germany stosując 10 powtórzeń x 100 obrazów. Ponadto zastosowano pomiar potencjału Zeta stosując 5 powtórzeń x 10-100 analiz (Nano - ZS90, Malvern, Worcestershire, UK).
P r z v k ł a d 1 - wykonanie zawiesin według wynalazku
Opisanym powyżej sposobem przygotowano zawiesiny płatków tlenku grafenu dekorowanych nanocząstkami platyny w różnych proporcjach, a między innymi;
Doświadczenie 1
Nanocząstki platyny w postaci proszku:
Do sterylnych probówek (250 ml) odmierzono 100 ml wody pobranej ze stacji wody Millipore a następnie odmierzono 50 pg proszku nanocząstek platyny, zakupionych w firmie Sigma Aldrich i dodano do wody. Próbkę mieszano przez 1 godzinę w temperaturze pokojowej, a następnie poddano ultradźwiękom w płuczce ultradźwiękowej - przykładowo, ale nie ograniczająco: w aparacie Ultron U 509 (Zakład Urządzeń Elektronicznych). Przygotowany koloid nanocząstek platyny badano z zastosowaniem mikroskopii skaningowej elektronowej i aparatu do pomiaru potencjału Zeta oraz wielkości nanocząstek (Nano - ZS90, Malvern, Worcestershire, UK), podobnie jak postępowano w przypadku zakupionych wodnych koloidów nanocząstek Pt.
PL 227 876 B1
Wyniki pomiaru rozkładu wielkości nanocząstek w uzyskanych koloidach były zbliżone dla wszystkich badanych koloidów i wynosiły średnio; nanocząstki o wymiarach do 10 nm stanowiły 11%; nanocząstki o wymiarach 10-30 nm stanowiły 21%; nanocząstki o wymiarach 30-60 nm stanowiły 57%; nanocząstki o wymiarach 60-100 nm stanowiły 11%.
W wyniku eksperymentu uzyskano stabilne koloidy nanocząstek platyny w wodzie o koncentracji 50 Lig/ml. które następnie zastosowano do uzyskania zawiesin nanopłatków tlenku grafenu dekorowanych nanocząstkami metalicznej platyny.
Doświadczenie 2
Zastosowano:
• Wodne koloidy nanocząstek platyny uzyskane z firmy Nano-Tech (NT) • Wodne koloidy nanocząstek platyny uzyskane z firmy Nanokoloid (NK) • Wodne koloidy nanocząstek platyny przygotowane we własnym laboratorium z nanocząstek platyny zakupionych w Sigma Aldrich (doświadczenie/przykład 1) (SA) • Proszek płatków tlenku grafenu wyprodukowany w ITME
Zastosowano wszystkie koloidy nanocząstek platyny na poziomie koncentracji: 50 Lg/ml i 10 Lg/ml.
Do sterylnych probówek (250 ml) odmierzono po 100 ml poszczególnych 3 koloidów (NT. NK. SA) na dwu poziomach koncentracji nanocząstek platyny (50 Lg/ml i 10 Lg/ml) i dodawano proszek płatków tlenku grafenu w ilości 100 Lg/ml i 500 Lg/ml do każdej z 6 próbek. uzyskując 12 różnych grup. Próbki mieszano przez 1 godzinę w temperaturze pokojowej a następnie poddano działaniu ultradźwięków w aparacie Ultron U 509 (Zakład Urządzeń Elektronicznych).
Uzyskane koloidy nanopłatków grafenu dekorowanych nanocząstkami platyny badano z zastosowaniem mikroskopii skaningowej elektronowej i aparatu do pomiaru potencjału Zeta oraz wielkości nanocząstek (Nano - ZS90, Malvern, Worcestershire, UK).
Wyniki badań wykazały. że uzyskano stabilne koloidy we wszystkich badanych grupach. Potencjał Zeta próbek wahał się od -12,3 do -19.7; rozkład wielkości nanocząstek koloidów wykazywał obecność dużych molekuł. charakterystycznych dla grafenu. Obserwacja mikroskopowa wykazała. że nanopłatki tlenku grafenu dekorowane są nanocząstkami platyny na swej powierzchni. w sposób nieuporządkowany. Nanocząstki platyny znajdowały się tylko na powierzchni płatków tlenku grafenu co wskazywało na wysokie powinowactwo tych dwu struktur i na fakt. że wszystkie nanocząstki platyny były przyłączone do tlenku grafenu. Na powierzchni płatków tlenku grafenu obserwowano liczbę nanocząstek platyny wprost proporcjonalną w zależności od koncentracji koloidów nanocząstek platyny oraz odwrotnie proporcjonalnie w zależności od ilości dodawanego proszku płatków tlenku grafenu.
Wyniki badań zaprezentowano na fig. 1.
Nanocząstki platyny są związane słabym wiązaniem niekowalencyjnym z płatkami tlenku grafenu. Proces tworzenia tych wiązań zachodzi w wyniku wymuszonej samoorganizacji pod wpływem oddziaływania ultradźwięków w płuczce ultradźwiękowej - przykładowo. ale nie ograniczająco: w aparacie Ultron U 509 (Zakład Urządzeń Elektronicznych) w czasie 45 min. i temp. 25°C.
P r z y k ł a d 2 - badania właściwości antynowotworowych zawiesiny GO/Pt°
Modele biologiczne: badania prowadzone były na modelach: 1. Zarodka kury otrzymywanego metodą in ovo. co przede wszystkim pozwoliło na szybkie. precyzyjne i wnikliwe obserwacje potencjalnej toksyczności. a zwłaszcza embriotoksyczności tlenku grafenu i nanocząstek Pt o różnych koncentracjach. 2. Liniach komórkowych glioblastoma multiforme GM (U-87) w celu obserwacji podstawowych mechanizmów zachodzących w komórkach pod wpływem tlenku grafenu i nanocząstek platyny i dokonaniu selekcji stosowanych czynników doświadczalnych 3. Guzie glioblastoma multiforme (U-87) hodowanego metodą in ovo w celu potwierdzenia lub odrzucenia wyników wstępnych. Badanie to pozwoliło na ostateczne zweryfikowanie postawionych hipotez.
Schemat doświadczeń
Etap I - badania wstępne - określenie właściwości toksycznych tlenku grafenu i nano-Pt w kontakcie z żywym organizmem (zarodek kury) • Określenie wpływu tlenku grafenu i nano-Pt na homeostazę organizmu zarodka kury (przeżywalność. wzrost i rozwój. biochemiczne i morfologiczne wskaźniki krwi. ekspresję wybranych genów. obraz mikrostruktury oraz ultrastruktury mózgu. apoptoza/nekroza i inne.
PL 227 876 B1
Przeprowadzono 8 doświadczeń w których stwierdzono, że:
1. tlenek grafenu podawany w ilości do 100 μg/ml zmniejsza przeżywalność embrionów o około 10%, nie wykazuje działania toksycznego na poziomie analizy wskaźników biochemicznych i morfologicznych krwi, ekspresji genów FGF, VEGF, PCNA, obrazu mikrostruktury i ultrastruktury mózgu i wątroby.
2. nanocząstki platyny podawane w ilości do 20 μg/ml nie wpłynęły negatywnie na przeżywalność oraz wzrost i rozwój zarodków kury. W badaniach neurotoksyczności nie stwierdzono negatywnego wpływu nanocząstek Pt na liczbę komórek kory mózgowej, chociaż obserwowano nieznaczną degradację mitochondriów. Nanocząstki platyny wpłynęły na aktywację apoptozy oraz niewielkie zmniejszenie tempa proliferacji komórek mózgu. Badania wskazały na potencjalne antynowotworowe działanie nanocząstek Pt i niewielki stopień toksyczności [23].
Etap II - badania porównawcze - określenie wpływu zawiesiny tlenku grafenu oraz Pto w porównaniu do cis-platyny • Określenie toksyczności płatków tlenku grafenu i nanocząstek platyny w stosunku do komórek glejaka wielopostaciowego (glioblastoma multiforme) linii U-87 i U-118.
Przeprowadzono 10 doświadczeń w których stwierdzono, że:
1. Nanopłatki tlenku grafenu wykazywały bardzo duże powinowactwo i zdolność adhezji do błony komórkowej ciała komórek. Śmiertelność komórek GM pod wpływem kontaktu z płatkami tlenku grafenu była proporcjonalna do jego koncentracji, przy koncentracji 100 μ/ml wynosiła 42% dla komórek GM U-87 i 52% dla komórek GM U-118. Stwierdzono również znaczną dezintegrację błony komórkowej. W efekcie stwierdzono, że nanopłatki grafenu były przyczyną apoptozy komórek glejaka w 67,5% w komórkach GM U-87 i w 99% w komórkach GM U118. Podsumowując, nanopłatki tlenku grafenu wykazują działanie antynowotworowe, co stwierdzono na podstawie badań in vivo na komórkach glejaka wielopostaciowego U87, U118. Testy śmiertelności, żywotności, integralności błon, tempa proliferacji wykazały toksyczny wpływ nanopłatków tlenku grafenu na komórki glejaka wielopostaciowego [24].
2. Nanocząstki Platyny Pto w porównaniu do cisplatyny wpłynęły w podobnym stopniu na przeżywalność komórek, integralność błon komórkowych, tempo proliferacji komórek oraz śmiertelności; zastosowana dawka platyny (jako pierwiastka) w przypadku obu podań była na tym samym poziomie. W wyniku zastosowania hydrokoloidu nanocząstek platyny w postaci bezpośredniej iniekcji do tkanki guza zaobserwowano istotną redukcję masy i objętości guza oraz aktywacje szlaków sygnalnych apoptozy (fig. 1).
Etap III - badania podsumowujące - określenie wpływu zawiesiny tlenku grafenu i nanocząstek platyny (GO/Pt°) na morfologię guza glejaka wielopostaciowego oraz określenie mechanizmów aktywności przeciwnowotworowej na poziomie białka, ekspresji genów i wizualizacji mikro i ultrastruktury tkanki guza.
Przygotowanie kompleksów Grafen-Pt jako układów dostarczania leku (ang „drug delivery system) metodą wymuszonej samoorganizacji weryfikowanej poprzez wizualizację TEM, SEM oraz potencjał Zeta, absorbancję UV.
Przeprowadzono 24 doświadczenia w 2 powtórzeniach, stwierdzając wysokie powinowactwo nanocząstek platyny do nanopłatków tlenku grafenu, niezależnie od stosowanej koncentracji, chaotyczne dekorowanie nanopłatków tlenku grafenu przez nanocząstki metalicznej platyny, trwałość przygotowanych zawiesin.
Przeprowadzono 10 doświadczeń, w których podawano badane zawiesiny do guza GM pochodzącego z komórek linii U-87, implantowanego i hodowanego na błonie kosmówkowo-omoczniowej zarodka kury. Stwierdzono, że:
1. płatki tlenku grafenu, jak również nanocząstki Pt° w badaniach na guzach glejaka wielopostaciowego U87 - w wyniku zastosowania bezpośredniej iniekcji do guza - pozwoliły zaobserwować redukcję masy i objętości oraz aktywację szlaków sygnalnych apoptozy
2. płatki tlenku grafenu dekorowane nanocząstkami platyny (we wszystkich badanych stężeniach grafenu i platyny) podawane do guza glejaka w wielopostaciowego aktywują programowaną śmierć komórki poprzez aktywację kaspazy 9 (fig. 2)
3. płatki tlenku grafenu dekorowane nanocząstkami Pt (we wszystkich badanych stężeniach grafenu i platyny) nie wpływały na indukcję stanu zapalnego w guzie GM (fig. 4)
PL 227 876 B1
4. płatki tlenku grafenu dekorowane nanocząstkami Pt (we wszystkich badanych stężeniach grafenu i platyny) wpływały na redukcję masy guza GM na poziomie od 8,64% do 82% masy guza kontrolnego (fig. 5, 6 i 7).
5. Badania własne (in vitro i in vivo) wykazały, że w porównaniu do grupy kontrolnej, grupy kontrolnej pozytywnej (cis-platyna) oraz grupy z nanocząstkami platyny i płatkami tlenku grafenu, nanopłatki tlenku grafenu z dołączonymi nanocząstkami platyny wykazują większą toksyczność w stosunku do komórek i guzów glejaka wielopostaciowego U87. Jednocześnie wykazują mniejszą toksyczność dla tkanek sąsiadujących z uwagi na ograniczone i skoncentrowane w okolicy guza działanie.
Rozwiązanie według obecnego wynalazku posiada następujące zalety:
Platyna występuje w postaci nanocząstek metalu Pt(0), co ogranicza jej rozpuszczalność i dystrybucję w organizmie, i jest osadzona na płatkach tlenku grafenu, co pozwala na jej bezpieczny transport i osadzenie w środku guza oraz sukcesywne uwalnianie i wiązanie z DNA komórek aktywujące apoptozę komórki nowotworowej i regresję guza.
o Nanocząstki Pt, w przeciwieństwie do soli platyny, mają właściwości metalu, nie rozpuszczają się w wodzie, nie tworzą soli. Ogranicza to dystrybucję platyny drogą transportu via płyny biologiczne i znacząco zmniejsza toksyczność platyny dla zdrowych tkanek.
o Nanocząstki platyny są transportowane poprzez błony komórkowe i jądrowe w ciągu 1-24 h. o Jako nanocząstki metalu są one dystrybuowane w organizmie drogą alternatywną do krwi (z komórki do komórki poprzez błonę komórkową), co w znacznym stopniu może ograniczać toksyczność platyny do miejsca wprowadzenia nanocząstek i niewielkich jego okolic.
o Nanocząstki platyny reagują z DNA powodując jego degradację i aktywując proces śmierci komórki drogą apoptozy.
o Tlenek grafenu pozwala na celowe podawanie nanocząstek platyny, ograniczone do miejsca lokalizacji tlenku grafenu.
o Tlenek grafenu wykazuje powinowactwo do błony komórkowej komórek nowotworowych, wprowadzony do guza wykazuje tendencje do umiejscawiania się w jego centralnym punkcie.
o Tlenek grafenu spełnia funkcje nie tylko nośnika nanocząstek Pt, lecz również wykazuje właściwości aktywacji w komórkach guza procesu śmierci (apoptozy).
o Połączenie nanocząstek platyny z płatkami tlenku grafenu warunkuje lokalne działanie Pt° w miejscu wprowadzenia.
o Tlenek grafenu będący materiałem o bardzo aktywnej powierzchni, a zwłaszcza krawędziach, łączy się z nanocząstkami platyny stanowiąc dla nich swego rodzaju tratwę i umożliwia bezpośrednie dostarczenie nanocząstek platyny do komórek nowotworowych poprzez adhezję do ich membran komórkowych.
Innowacyjność w zastosowaniu nanocząstek platyny związanych na płatkach tlenku grafenu w terapii skierowanej przeciw nowotworom przejawia się w kontrolowaniu obszaru działania czyli ograniczenia miejsca aktywacji mechanizmu programowanej śmierci komórki do obszaru guza nowotworowego oraz w znikomym stopniu komórek zdrowych (tj. nie zmienionych nowotworowe), sąsiadujących z tkanką guza nowotworowego. Kontrola miejsca działania umożliwia ograniczenie działania toksycznego do miejsca podania oraz wyeliminowanie toksycznych skutków ubocznych wynikających z przedostania nanocząstek platyny do sąsiednich tkanek oraz krwioobiegu. Ponadto nanocząstki jako rozdrobniony metal wykluczają możliwość utworzenia w krwioobiegu związków toksycznych oraz interakcji z innymi lekami stosowanymi pobocznie w chemioterapii.
Claims (9)
1. Zawiesina wodna nanopłatków tlenku grafenu dekorowanych nanocząstkami metalicznej platyny, znamienna tym, że obejmuje:
• od 100 gg/ml do 500 gg/ml nanopłatków tlenku grafenu, • od 5 gg/ml do 50 gg/ml nanocząstek metalicznej platyny (Pto), osadzonych na powierzchni nanopłatków tlenku grafenu.
2. Zawiesina według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera od 200 gg/ml do 250 gg/ml nanopłatków tlenku grafenu.
3. Zawiesina według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że nanopłatki tlenku grafenu mają rozmiary liniowe od 10 nm do 200 gm, korzystniej od 100 nm do 50 gm, a najkorzystniej od 300 nm do 20 gm, mają grubość od 0,5 nm do 10 nm, korzystniej od 0,5 nm do 3 nm, zaś zawartość procentowa tlenu wynosi od 5 do 50% wagowych, korzystniej od 15 do 50% wagowych.
4. Zawiesina według jednego z zastrz. od 1 do 3, znamienna tym, że zawiera od 10 gg/ml do 20 gg/ml nanocząstek metalicznej platyny (Pto), a najkorzystniej od 10 gg/ml do 15 gg/ml nanocząstek metalicznej platyny (Pto).
5. Zawiesina według jednego z zastrz. od 1 do 4, znamienna tym, że nanocząstki metalicznej platyny (Pto) mają rozmiary liniowe od 1 do 100 nm, korzystniej od 1 do 25 nm, a najkorzystniej około 10 nm.
6. Zawiesina według jednego z zastrz. od 1 do 5, znamienna tym, że stosunek wagowy nanocząstek metalicznej platyny (Pto) do nanopłatków tlenku grafenu wynosi od 2:100 do 50:100, najkorzystniej 4:100.
7. Zawiesina według jednego z zastrz. od 1 do 6, znamienna tym, że składa się z zawieszonych w wodzie: nanopłatków tlenku grafenu i nanocząstek metalicznej platyny (Pto), osadzonych na powierzchni nanopłatków tlenku grafenu.
8. Zawiesina według jednego z zastrz. od 1 do 7 do zastosowania jako środek przeciwnowotworowy, a zwłaszcza przeciwko nowotworom ludzkim lub zwierzęcym.
9. Sposób wytwarzania zawiesiny wodnej nanopłatków tlenku grafenu dekorowanych nanocząstkami metalicznej platyny, znamienny tym, że obejmuje następujące kroki:
a) połączenia czystej zawiesiny tlenku grafenu w wodzie z - czystym koloidalnym roztworem metalicznej platyny w wodzie, z ewentualnym mieszaniem,
b) poddania tak otrzymanej mieszaniny działaniu ultradźwięków, korzystnie w płuczce ultradźwiękowej, korzystnie przez czas od 30 do 60 minut, korzystniej około 45 minut.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL407166A PL227876B1 (pl) | 2014-02-13 | 2014-02-13 | Zawiesina wodna nanopłatków tlenku grafenu dekorowanych nanocząstkami metalicznej platyny, jej zastosowanie i sposób jej wytwarzania |
| US15/119,099 US10471095B2 (en) | 2014-02-13 | 2015-02-05 | Suspension of graphene oxide nanoflakes in water, its use and a method of preparation thereof |
| EP15707557.3A EP3105177B1 (en) | 2014-02-13 | 2015-02-05 | Suspension of graphene oxide nanoflakes in water, its use and a method of preparation thereof |
| PCT/EP2015/052429 WO2015121150A1 (en) | 2014-02-13 | 2015-02-05 | Suspension of graphene oxide nanoflakes in water, its use and a method of preparation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL407166A PL227876B1 (pl) | 2014-02-13 | 2014-02-13 | Zawiesina wodna nanopłatków tlenku grafenu dekorowanych nanocząstkami metalicznej platyny, jej zastosowanie i sposób jej wytwarzania |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL407166A1 PL407166A1 (pl) | 2015-08-17 |
| PL227876B1 true PL227876B1 (pl) | 2018-01-31 |
Family
ID=52598717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL407166A PL227876B1 (pl) | 2014-02-13 | 2014-02-13 | Zawiesina wodna nanopłatków tlenku grafenu dekorowanych nanocząstkami metalicznej platyny, jej zastosowanie i sposób jej wytwarzania |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10471095B2 (pl) |
| EP (1) | EP3105177B1 (pl) |
| PL (1) | PL227876B1 (pl) |
| WO (1) | WO2015121150A1 (pl) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10994016B2 (en) * | 2015-09-15 | 2021-05-04 | Northwestern University | Graphene oxide mediated cellular delivery of gadolinium-labeled molecules |
| CN107752757B (zh) * | 2017-09-27 | 2020-05-12 | 郴州博太超细石墨股份有限公司 | 一种负载纳米银的石墨烯银壶及其制备方法 |
| CN107695361B (zh) * | 2017-09-27 | 2019-08-02 | 郴州博太超细石墨股份有限公司 | 一种石墨烯/银纳米复合材料及其制备方法和应用 |
| WO2019220176A1 (en) * | 2018-05-16 | 2019-11-21 | Arcelormittal | A method for the manufacture of graphene oxide from kish graphite |
| WO2019224579A1 (en) | 2018-05-23 | 2019-11-28 | Arcelormittal | A method for the manufacture of reduced graphene oxide from electrode graphite scrap |
| CN111302333B (zh) * | 2020-02-19 | 2022-09-16 | 内蒙古新奇碳材料科技有限公司 | 一种氧化石墨烯和金属纳米粒子室温复合方法 |
| CN114642682B (zh) * | 2020-12-17 | 2023-05-16 | 深圳先进技术研究院 | 二维纳米材料在抑制冠状病毒的应用 |
| CN112871145B (zh) * | 2021-01-13 | 2022-05-13 | 北京大学 | 一种石墨烯材料及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103558170B (zh) | 2013-11-11 | 2016-02-17 | 福建医科大学 | 叶酸-多孔铂-氧化石墨烯复合纳米材料及其检测肿瘤细胞 |
-
2014
- 2014-02-13 PL PL407166A patent/PL227876B1/pl unknown
-
2015
- 2015-02-05 US US15/119,099 patent/US10471095B2/en active Active
- 2015-02-05 EP EP15707557.3A patent/EP3105177B1/en active Active
- 2015-02-05 WO PCT/EP2015/052429 patent/WO2015121150A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3105177B1 (en) | 2020-07-08 |
| US10471095B2 (en) | 2019-11-12 |
| US20170049814A1 (en) | 2017-02-23 |
| WO2015121150A1 (en) | 2015-08-20 |
| PL407166A1 (pl) | 2015-08-17 |
| EP3105177A1 (en) | 2016-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| PL227876B1 (pl) | Zawiesina wodna nanopłatków tlenku grafenu dekorowanych nanocząstkami metalicznej platyny, jej zastosowanie i sposób jej wytwarzania | |
| Yan et al. | Layered double hydroxide nanostructures and nanocomposites for biomedical applications | |
| Bian et al. | Peptide-directed hierarchical mineralized silver nanocages for anti-tumor photothermal therapy | |
| Kim et al. | PEGylated anticancer-carbon nanotubes complex targeting mitochondria of lung cancer cells | |
| Khan et al. | Gold nanoparticles: synthesis and applications in drug delivery | |
| Tian et al. | Simple synthesis of multifunctional zeolitic imidazolate frameworks-8/graphene oxide nanocrystals with controlled drug release and photothermal effect | |
| Kang et al. | Biocompatible custom ceria nanoparticles against reactive oxygen species resolve acute inflammatory reaction after intracerebral hemorrhage | |
| Singh et al. | C-dot generated bioactive organosilica nanospheres in theranostics: multicolor luminescent and photothermal properties combined with drug delivery capacity | |
| US11819477B2 (en) | Nanoparticles for selective death of cancer cells through ferroptosis, method of preparing the same, and use of the nanoparticles | |
| Pavlovic et al. | Surface modification of two-dimensional layered double hydroxide nanoparticles with biopolymers for biomedical applications | |
| Tamames‐Tabar et al. | MOFs in pharmaceutical technology | |
| Dai et al. | SiO2-coated magnetic nano-Fe3O4 photosensitizer for synergistic tumour-targeted chemo-photothermal therapy | |
| Pooresmaeil et al. | D-mannose functionalized MgAl-LDH/Fe-MOF nanocomposite as a new intelligent nanoplatform for MTX and DOX co-drug delivery | |
| Jiang et al. | The synthesis of nano bio-MOF-1 with a systematic evaluation on the biosafety and biocompatibility | |
| Yang et al. | RGO/AuNR/HA-5FU nanocomposite with multi-stage release behavior and efficient antitumor activity for synergistic therapy | |
| Pandit et al. | Iron oxide nanoparticle encapsulated; folic acid tethered dual metal organic framework-based nanocomposite for MRI and selective targeting of folate receptor expressing breast cancer cells | |
| Xie et al. | TME-responded Full-biodegradable nanocatalyst for mitochondrial calcium Overload-induced hydroxyl radical bursting cancer treatment | |
| Yang et al. | Tirapazamine-loaded UiO-66/Cu for ultrasound-mediated promotion of chemodynamic therapy cascade hypoxia-activated anticancer therapy | |
| Ibragimova et al. | Mitochondria-targeted mesoporous silica nanoparticles noncovalently modified with triphenylphosphonium cation: Physicochemical characteristics, cytotoxicity and intracellular uptake | |
| Cui et al. | Biomimetic light-activatable graphene-based nanoarchitecture for synergistic chemophotothermal therapy | |
| Wang et al. | A novel aminoclay–curcumin hybrid for enhanced chemotherapy | |
| Li et al. | Core-shell iron oxide-platinium@ metal organic framework/epirubicin nanospheres: Synthesis, characterization and anti-breast cancer activity | |
| Venkatesan et al. | Gum Arabic-mediated liquid exfoliation of transition metal dichalcogenides as photothermic anti-breast cancer candidates | |
| Li et al. | Increasing anticancer drug internalization induced by new Au-MWCNTs nanocomposite | |
| Chen et al. | Repolarizing tumor-associated macrophages by layered double hydroxide-based deacidification agent for tumor chemodynamic therapy and immunotherapy |