RU2504582C1 - Method of stabilising nanoparticles of biogenic elements with enzymes - Google Patents
Method of stabilising nanoparticles of biogenic elements with enzymes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2504582C1 RU2504582C1 RU2012127843/04A RU2012127843A RU2504582C1 RU 2504582 C1 RU2504582 C1 RU 2504582C1 RU 2012127843/04 A RU2012127843/04 A RU 2012127843/04A RU 2012127843 A RU2012127843 A RU 2012127843A RU 2504582 C1 RU2504582 C1 RU 2504582C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nanoparticles
- reaction
- solutions
- enzyme
- solution
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к нанохимии, нанотехнологии и биотехнологии, а конкретно, к получению нанокомплексов типа наночастица - фермент, выполняющих роль ферментов, обладающих протеолитической активностью, конформационной устойчивостью при изменении температуры и pH, а также и дополнительными свойствами, в зависимости от специфики наночастицы. Такие нанокомплексы могут найти применение в клинической медицине для разработки методов лечения ран, как транспортные средства для доставки лекарственных препаратов и как средства для иммуноанализа.The invention relates to nanochemistry, nanotechnology and biotechnology, and in particular, to the production of nanocomplexes of the nanoparticle-enzyme type, which act as enzymes with proteolytic activity, conformational stability with temperature and pH, as well as additional properties, depending on the specifics of the nanoparticle. Such nanocomplexes can be used in clinical medicine to develop methods for treating wounds, as vehicles for drug delivery and as a means for immunoassay.
Известно использование в качестве стабилизаторов наночастиц полимеров различного строения и бычьего сывороточного альбумина (БСА) - стабилизатора наночастиц селена (J. Zhang, H. Wang, Y. Bao, L. Zhang, BioF actors 15 (2001) 27-30, Nano red elemental selenium has no size effect in the induction of seleno-enzymes in both cultured cells and mice, Zhang J, Spalholz JE. Toxicity of Selenium Compounds and Nano-Selenium Particles, Handbook of Systems Toxicology. 2010, Chapter 44:787-802). Однако использование полимеров и БСА ограничено. В частности, БСА применим для стабилизации гидрофобных частиц, таких как селеновые. Кроме того, полимеры и БСА, имея достаточно большой молекулярный вес (МБСА=65000) образует большие по размерам нанокомплексы, что является нежелательным фактором.It is known to use as stabilizers nanoparticles of polymers of various structures and bovine serum albumin (BSA), a stabilizer of selenium nanoparticles (J. Zhang, H. Wang, Y. Bao, L. Zhang, BioF actors 15 (2001) 27-30, Nano red elemental selenium has no size effect in the induction of seleno-enzymes in both cultured cells and mice, Zhang J, Spalholz J. Toxicity of Selenium Compounds and Nano-Selenium Particles, Handbook of Systems Toxicology. 2010, Chapter 44: 787-802). However, the use of polymers and BSA is limited. In particular, BSA is applicable to stabilize hydrophobic particles such as selenium. In addition, polymers and BSA, having a sufficiently large molecular weight (M BSA = 65000) forms large nanocomplexes, which is an undesirable factor.
Известен способ стабилизации наночастиц селена бычьим сывороточным альбумином (Huang В, Zhang J, Hou J, Chen С.Free radical scavenging efficiency of Nano-Se in vitro. Free Radic. Biol. Med. 2003, 35(7), 805-813) согласно которому к 1 ml 25- mM раствора селенита натрия добавлялся, в качестве восстановителя 4 мл 25 mM раствор глутатиона, содержащий 200, 20 и 2 мг БСА для приготовлений маленьких, средних и больших селеновых наночастиц соответственно. При этом pH среды был доведен до 7,2 с помощью 1.0 М гидроокиси натрия. Затем раствор подвергался диализу и лиофилизовался. Данный способ является наиболее близким по сущности и достигаемому результату.A known method of stabilizing selenium nanoparticles with bovine serum albumin (Huang B, Zhang J, Hou J, Chen C. Free radical scavenging efficiency of Nano-Se in vitro. Free Radic. Biol. Med. 2003, 35 (7), 805-813) according to which 4 ml of a 25 mM glutathione solution containing 200, 20 and 2 mg of BSA for the preparation of small, medium and large selenium nanoparticles, respectively, was added to 1 ml of a 25-mM sodium selenite solution. At the same time, the pH of the medium was adjusted to 7.2 with 1.0 M sodium hydroxide. Then the solution was dialyzed and lyophilized. This method is the closest in essence and the achieved result.
Описанный способ не является универсальным для наночастиц, так как в качестве восстановителя используется глутатион, который восстанавливает селен из селенистой кислоты в нейтральной среде, и этот способ не применим для получения наночастиц металлов. Также необходимо отметить, что этим методом наночастицы были синтезированы с целью использования способности селена связывать свободные радикалы в живых организмах. Это частная задача, и полученный продукт не пригоден для использования в других сферах.The described method is not universal for nanoparticles, since glutathione is used as a reducing agent, which reduces selenium from selenic acid in a neutral medium, and this method is not applicable for the preparation of metal nanoparticles. It should also be noted that using this method, nanoparticles were synthesized in order to use the ability of selenium to bind free radicals in living organisms. This is a private task, and the resulting product is not suitable for use in other areas.
Технической задачей и положительным результатом заявляемого изобретения является разработка способа стабилизации наночастиц биогенных элементов в широком диапазоне pH, результатом которого является получение стабильных молекулярных, устойчивых во времени растворов, пригодных как для дальнейшей переработки, так и готовых к применению в широком диапазоне задач, и не обладающих недостатками заявленного прототипа.The technical task and the positive result of the claimed invention is the development of a method for stabilizing nanoparticles of nutrients in a wide pH range, the result of which is to obtain stable molecular, time-stable solutions suitable for further processing, as well as ready for use in a wide range of tasks, and not possessing the disadvantages of the claimed prototype.
Сущность изобретения заключается в разработке способа синтеза высокоэффективных нанокомплексов на основе наночастиц биогенных элементов (селена и серебра, и тд) и ферментов (химотрипсина). Ферменты стабилизируют наночастицы как металлов, так и неметаллов, стабильны и устойчивы в растворе и соответствуют требованиям, предъявляемым в медицине и бионанотехнологии к подобным производным. Наличие в ферментах как заряженных групп, так и гидрофобных фрагментов делает их универсальными стабилизаторами наночастиц и обеспечивает образование молекулярных растворов любых наночастиц, независимо от используемого восстановителя, поскольку фермент может быть устойчив как в кислой, так и в щелочной области. Совокупность свойств ферментов, применяемых в качестве стабилизаторов, позволяет устранить недостатки как полимерных, так других стабилизаторов.The essence of the invention lies in the development of a method for the synthesis of highly efficient nanocomplexes based on nanoparticles of biogenic elements (selenium and silver, etc.) and enzymes (chymotrypsin). Enzymes stabilize nanoparticles of both metals and non-metals, are stable and stable in solution and meet the requirements of such derivatives in medicine and bionanotechnology. The presence of both charged groups and hydrophobic fragments in the enzymes makes them universal stabilizers of nanoparticles and ensures the formation of molecular solutions of any nanoparticles, regardless of the reducing agent used, since the enzyme can be stable both in the acidic and alkaline regions. The combination of properties of the enzymes used as stabilizers, allows to eliminate the disadvantages of both polymer and other stabilizers.
Указанная задача и результат в изобретении достигается реализацией окислительно-восстановительной реакции с введением стабилизатора - фермента, образующихся наночастиц непосредственно в реакцию. К раствору химотрипсина, концентрация которого может варьироваться от 0,01 до 0,1% добавляют раствор прекурсора - селенистой кислоты 0,013М концентрации или азотнокислого серебра - 1%, 0,01%, 0,001%, растворы перемешивают и выдерживают при комнатной 20°C или пониженной 0°C температуре в течение 30-60 минут. Затем в реакционную колбу вводят восстановитель: аскорбиновую кислоту или боргидрид натрия, растворы перемешивают и оставляют для завершения реакции; реакцию получения наночастиц проводят в присутствии фермента и образующиеся наночастицы биогенных элементов стабилизируются практически в момент образования, при этом можно получать стабилизированные наночастицы биогенных элементов в виде молекулярных устойчивых во времени к осаждению растворов при различных pH среды, различного регулируемого диаметра с выходом 75-97%.The specified task and result in the invention is achieved by the implementation of a redox reaction with the introduction of a stabilizer - an enzyme, the resulting nanoparticles directly into the reaction. To a solution of chymotrypsin, the concentration of which can vary from 0.01 to 0.1%, a solution of a precursor is added - selenic acid 0.013M concentration or silver nitrate - 1%, 0.01%, 0.001%, the solutions are mixed and kept at room temperature 20 ° C or lowered 0 ° C temperature for 30-60 minutes. Then, a reducing agent is introduced into the reaction flask: ascorbic acid or sodium borohydride, the solutions are mixed and left to complete the reaction; the reaction of obtaining nanoparticles is carried out in the presence of an enzyme and the nanoparticles of biogenic elements formed are stabilized almost at the time of their formation, while stabilized nanoparticles of biogenic elements can be obtained in the form of molecular solutions stable in time to precipitate at different pH of the medium, of various controlled diameters with a yield of 75-97%.
Отличительными признаками предлагаемого способа являются указанные выше; предлагаемый способ стабилизации наночастиц ферментами имеет очевидные преимущества перед прототипом.Distinctive features of the proposed method are the above; the proposed method for stabilizing nanoparticles with enzymes has obvious advantages over the prototype.
Анализ известного уровня техники не позволил найти опубликованные решения, в которых была бы использована вся совокупность существенных признаков заявленного способа. Это свидетельствует о соответствии способа изобретению по условиям патентоспособности как «новизна» и «изобретательский уровень».The analysis of the prior art did not allow to find published solutions that would use the whole set of essential features of the claimed method. This indicates the conformity of the method of the invention under the conditions of patentability as "novelty" and "inventive step".
В соответствии с предложенным техническим решением можно получать стабилизированные наночастицы биогенных элементов в виде молекулярных устойчивых во времени к осаждению растворов при различных pH среды, различного регулируемого диаметра с выходом 75-97%. Размер нанокомплекса регулируется введением количества восстановителя и pH среды.In accordance with the proposed technical solution, it is possible to obtain stabilized nanoparticles of biogenic elements in the form of molecular solutions stable in time to precipitate at different pH of the medium, of various controlled diameters with a yield of 75-97%. The size of the nanocomplex is controlled by the introduction of the amount of reducing agent and the pH of the medium.
При выявлении существенности новизны признаков было получено следующее.In identifying the materiality of the novelty of the features, the following was obtained.
Фермент является хорошим стабилизатором различных по своей природе наночастиц биогенных элементов (металл и неметалл).The enzyme is a good stabilizer of various in nature nanoparticles of biogenic elements (metal and non-metal).
Реакция получения наночастиц идет в присутствии фермента и образующиеся наночастицы биогенных элементов стабилизируются (вступают во взаимодействие с ферментом) практически в момент образования.The reaction of obtaining nanoparticles proceeds in the presence of an enzyme and the resulting nanoparticles of nutrients stabilize (interact with the enzyme) almost at the time of formation.
Изменением концентрации стабилизирующего фермента достигается различная степень устойчивости образующегося нанокомплекса во времени.By varying the concentration of the stabilizing enzyme, a different degree of stability of the resulting nanocomplex over time is achieved.
Изменяя соотношение наночастица:фермент можно получать нанокомплексы в широком диапазоне pH.By changing the ratio of nanoparticle: enzyme, nanocomplexes can be obtained in a wide pH range.
Полученный нанокомплекс позволяет использовать свойства наночастиц (антимикробные, антиоксидантные, противовоспалительные, антиканцерогенные, детоксицирующие) и свойства фермента (протеолитическую активность).The resulting nanocomplex allows the use of the properties of nanoparticles (antimicrobial, antioxidant, anti-inflammatory, anticarcinogenic, detoxifying) and the properties of the enzyme (proteolytic activity).
Для доказательства соответствия заявленного решения условию патентоспособности «промышленная применимость» и для лучшего понимания сущности заявленного изобретения приводятся примеры конкретного исполнения.To prove the conformity of the claimed solution to the condition of patentability "industrial applicability" and to better understand the essence of the claimed invention, examples of specific performance are given.
Пример 1. Синтез наночастиц селена стабилизированных химотрипсином в соотношении селен:химотрипсин 0,01:0,01 масс %. В плоскодонную колбу на 30 мл помещают 0,5 мл 0,2% раствора XT, прибавляют 7,5 мл дистиллированной воды, затем при перемешивании на магнитной мешалке добавляют 1 мл 0,013М селенистой кислоты (H2SeO3) и после перемешивания в течение 10 мин добавляют в качестве восстановителя аскорбиновую кислоту (C6H8O6) 1 мл 0,025М. Продолжают перемешивать еще 5 мин и затем оставляют до завершения реакции (24 часа) при комнатной температуре. Полученный молекулярный раствор имеет характерный красновато-оранжевый цвет, pH раствора 3,2. Раствор устойчив до 4 лет.Example 1. The synthesis of selenium nanoparticles stabilized by chymotrypsin in the ratio of selenium: chymotrypsin 0.01: 0.01 mass%. 0.5 ml of a 0.2% solution of XT is placed in a 30 ml flat-bottomed flask, 7.5 ml of distilled water are added, then 1 ml of 0.013 M selenic acid (H 2 SeO 3 ) is added with stirring on a magnetic stirrer and after stirring for Ascorbic acid (C 6 H 8 O 6 ) 1 ml of 0.025 M is added as a reducing agent for 10 min. Stirring is continued for another 5 minutes and then left to complete the reaction (24 hours) at room temperature. The resulting molecular solution has a characteristic reddish-orange color, the pH of the solution is 3.2. The solution is stable up to 4 years.
Пример 2. Синтез наночастиц серебра стабилизированных химотрипсином в соотношении серебро:химотрипсин 0,1:0,1. В плоскодонную колбу на 30 мл помещают навеску боргидрида натрия (NaBH4) 0,2114 г, помещают колбу в лед и добавляют 10 мл дистиллированной воды. Растворенный NaBH4 выдерживается во льду 30-40 мин. Одновременно с NaBH4 в лед помещается колба на 50 мл, в которую вводится 5 мл 0,2% раствора XT и 1 мл 1% раствора азотнокислого серебра (AgNO3). Смесь перемешивается круговыми движениями колбы в кристаллизаторе со льдом и остается в нем 30-40 минут. После выравнивания температуры в колбу с XT и азотнокислым серебром вводится 4 мл приготовленного раствора. Начинается бурная реакция, реакционная колба остается во льду в течение 1 часа, а затем помещается в холодильник на 18-24 часа. В результате реакции получается раствор черного цвета, pH которого 10,4. Раствор стабилен от 1 месяца до 1 года.Example 2. The synthesis of silver nanoparticles stabilized by chymotrypsin in the ratio of silver: chymotrypsin 0.1: 0.1. 0.2114 g of sodium borohydride (NaBH 4 ) was placed in a 30 ml flat-bottomed flask, a flask was placed in ice, and 10 ml of distilled water was added. Dissolved NaBH 4 is aged in ice for 30-40 minutes. At the same time as NaBH 4, a 50 ml flask was placed in ice, into which 5 ml of a 0.2% solution of XT and 1 ml of a 1% solution of silver nitrate (AgNO 3 ) were introduced. The mixture is mixed in a circular motion of the flask in a mold with ice and remains in it for 30-40 minutes. After the temperature is equalized, 4 ml of the prepared solution is introduced into the flask with XT and silver nitrate. A violent reaction begins, the reaction flask remains in ice for 1 hour, and then placed in the refrigerator for 18-24 hours. As a result of the reaction, a black solution is obtained whose pH is 10.4. The solution is stable from 1 month to 1 year.
Данные конкретных примеров синтеза сведены в таблице:The data of specific synthesis examples are summarized in the table:
Таким образом, как раскрыто выше, эффективность способа заключается в том, что осуществляется стабилизации любых наночастиц в широком диапазоне pH, результатом которого является получение стабильных молекулярных, устойчивых во времени растворов, пригодных как для дальнейшей переработки, так и готовых к применению в широком диапазоне задач.Thus, as described above, the effectiveness of the method lies in the fact that stabilization of any nanoparticles is carried out in a wide pH range, the result of which is to obtain stable molecular, time-stable solutions, suitable both for further processing and ready for use in a wide range of tasks .
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012127843/04A RU2504582C1 (en) | 2012-07-05 | 2012-07-05 | Method of stabilising nanoparticles of biogenic elements with enzymes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012127843/04A RU2504582C1 (en) | 2012-07-05 | 2012-07-05 | Method of stabilising nanoparticles of biogenic elements with enzymes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2504582C1 true RU2504582C1 (en) | 2014-01-20 |
Family
ID=49947987
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012127843/04A RU2504582C1 (en) | 2012-07-05 | 2012-07-05 | Method of stabilising nanoparticles of biogenic elements with enzymes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2504582C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115771883A (en) * | 2022-11-28 | 2023-03-10 | 淮阴工学院 | Application of protease A extracted from saccharomyces cerevisiae fermentation liquor in morphology control and stability influence synthesis of nano-selenium by chemical method |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6660058B1 (en) * | 2000-08-22 | 2003-12-09 | Nanopros, Inc. | Preparation of silver and silver alloyed nanoparticles in surfactant solutions |
EA010338B1 (en) * | 2004-05-12 | 2008-08-29 | Кишоре Мадхукар Пакникар | Stabilizing solutions for submicronic particles, methods for making the same and methods of stabilizing submicronic particles |
-
2012
- 2012-07-05 RU RU2012127843/04A patent/RU2504582C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6660058B1 (en) * | 2000-08-22 | 2003-12-09 | Nanopros, Inc. | Preparation of silver and silver alloyed nanoparticles in surfactant solutions |
EA010338B1 (en) * | 2004-05-12 | 2008-08-29 | Кишоре Мадхукар Пакникар | Stabilizing solutions for submicronic particles, methods for making the same and methods of stabilizing submicronic particles |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
HUANG В. et al, Free radical scavenging efficiency of nano-Se in vitro. Free Radic. Biol. Med., 2003, v.35 (7), p.805-813. * |
HUANG В. et al, Free radical scavenging efficiency of nano-Se in vitro. Free Radic. Biol. Med., 2003, v.35 (7), p.805-813. Оленин А.Ю. и др. Получение, динамика структуры объема и поверхности металлических наночастиц в конденсированных средах. Успехи химии, 2011, т.80 (7), с.635-662. Боровикова Л.Н. и др. Формирование композита на основе наночастиц селена, стабилизированных поли-N,N,N,N-триметилметакрилоилоксиэтиламмоний метилсульфатом, гель-пленок целлюлозы Acetobacter xylinum. Журнал прикладной химии, 2009, т.82 (11), с.1860-1864. * |
Боровикова Л.Н. и др. Формирование композита на основе наночастицселена, стабилизированных поли-N,N,N,N-триметилметакрилоилоксиэтиламмоний метилсульфатом, гель-пленок целлюлозы Acetobacter xylinum. Журнал прикладной химии, 2009, т.82 (11), с.1860-1864. * |
Оленин А.Ю. и др. Получение, динамика структуры объема и поверхности металлических наночастиц в конденсированных средах. Успехи химии, 2011, т.80 (7), с.635-662. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115771883A (en) * | 2022-11-28 | 2023-03-10 | 淮阴工学院 | Application of protease A extracted from saccharomyces cerevisiae fermentation liquor in morphology control and stability influence synthesis of nano-selenium by chemical method |
CN115771883B (en) * | 2022-11-28 | 2024-02-23 | 淮阴工学院 | Application of protease A extracted from saccharomyces cerevisiae fermentation liquor in influence of morphology control and stability of nano-selenium synthesized by chemical method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Reddy et al. | Biological synthesis of gold and silver nanoparticles mediated by the bacteria Bacillus subtilis | |
Lian et al. | Characterization of biogenic selenium nanoparticles derived from cell-free extracts of a novel yeast Magnusiomyces ingens | |
Brayner et al. | ZnO nanoparticles: synthesis, characterization, and ecotoxicological studies | |
Maddinedi et al. | Environment friendly approach for size controllable synthesis of biocompatible Silver nanoparticles using diastase | |
EP2271588B1 (en) | Suspension containing hydronium stabilized colloidal silicic acid nanoparticles, formulation obtained from the said diluted suspension, powder obtained from the said dehydrated suspension, compositions obtained from the said powder, preparation and use | |
US20190047934A1 (en) | Method for the Synthesis of Ferric Oraganic Compounds | |
CN103586461A (en) | Nano-silver sol and preparation and purification method thereof | |
Ramli et al. | Preparation and characterization of an anti-inflammatory agent based on a zinc-layered hydroxide-salicylate nanohybrid and its effect on viability of Vero-3 cells | |
CN111407722B (en) | Silver nanoparticle composite hydrogel, preparation method and application thereof | |
CN103919803A (en) | Anticancer nano medicament loading arsenical and preparation method thereof | |
CN115919801B (en) | Preparation method of tannic acid-zinc coordinated chitosan-selenium nanoparticle | |
CN112056310A (en) | DFNS (double-walled carbon nanotubes) loaded carbon quantum dot/molybdenum disulfide quantum dot as well as preparation method and application thereof | |
Zheng et al. | Facet-dependent antibacterial activity of Au nanocrystals | |
RU2504582C1 (en) | Method of stabilising nanoparticles of biogenic elements with enzymes | |
Zheng et al. | Fabrication of pH-sensitive magnetic metal-organic framework for controlled-release of heparin | |
CN113546091A (en) | Titanium dioxide compound with anti-tumor effect | |
CN104071763B (en) | The preparation method of polyion type osteoid apatite and polyion type osteoid apatite | |
RU2557992C1 (en) | Antioxidant agent of nanostructured selenium with hepatoprotective effect and methods for producing and using it | |
Borovikova et al. | Stabilizing selenium nanoparticles with chymotrypsin: The effect of pH and nanoparticle-enzyme concentration ratios on the stability of nanocomplexes | |
US10709734B2 (en) | Method of making metal based cationic surfactant nano particles and their use | |
CN104709988B (en) | A kind of novel flocculant and its application | |
CN100418539C (en) | Liquid polysaccharide, glycan nano-selenium, prepn. method and storage method thereof | |
CN114106621A (en) | Preparation method of high-suspensibility organic matter-montmorillonite-calcium carbonate multi-element composite colloid | |
CN102617418A (en) | Method for recovering amino acid ester from amino acid esterification mother liquor | |
RU2693410C1 (en) | Composition with a supramolecular structure of a colloidal mixture of complex compounds of nanostructure particles of silver or hydrosol of silver cations in an aqueous or in an aqueous organic solution, having antimicrobial and antitoxic action (versions), and a method for production thereof |