Новітні люмінесцентні матеріали: фундаментальні властивості, біомедичні та технічні застосування
За матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 11 жовтня 2017 року
DOI:
https://doi.org/10.15407/visn2017.12.028Ключові слова:
нанокристали, антиоксиданти, фотодинамічна тепрапіяАнотація
У доповіді наведено результати досліджень люмінесцентних властивостей нового класу наноматеріалів — поліфункціональних редокс-активних нанокристалів, які можуть брати активну участь у біологічних процесах, що відбуваються на рівні окремих клітин, і водночас характеризуються наявністю власної люмінесценції, інтенсивність якої корелює з про-/антиоксидантною дією наночастинок. Зокрема, у ролі таких наночастинок проаналізовано нанокристали діоксиду церію та ортованадатів рідкісноземельних елементів, активованих іонами європію, як найбільш перспективні редокс-активні наноматеріали. Дослідження, проведені за допомогою методів стаціонарної та розподіленої у часі спектроскопії в умовах контрольованої зміни редокс-статусу їх оточення, показали, що зазначені наночастинки можуть як безпосередньо демонструвати анти-/прооксидантну дію, так і відігравати роль проміжної ланки в процесах генерації синглетного кисню молекулами-фотосенсибілізаторами. Показано перспективність використання отриманих нанокристалів для біомедичних застосувань — як матеріалів для потреб фотодинамічної терапії і антиоксидантів.
Посилання
http://www.who.int/topics/essential_medicines/
Wagner V., Dullaart A., Bock A.K., Zweck A. The emerging nanomedicine landscape. Nature Biotechnology. 2006. 24(10): 1211. http://dx.doi.org/10.1038/nbt1006-1211
Peer D., Karp J.M., Hong S., Farokhzad O.C., Margalit R., Langer R. Nanocarriers as an emerging platform for cancer therapy. Nature Nanotechnology. 2007. 2(12): 751. http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2007.387
Pezzini I., Marino A., Del Turco S., Nesti C., Doccini S., Cappello V., Gemmi M., Parlanti P., Santorelli F.M., Mattoli V., Ciofani G. Cerium oxide nanoparticles: the regenerative redox machine in bioenergetic imbalance. Nanomedicine. 2017. 12(4): 403. http://dx.doi.org/10.2217/nnm-2016-0342
Korsvik C., Patil S., Seal S., Self W.T. Superoxide dismutase mimetic properties exhibited by vacancy engineered ceria nanoparticles. Chemical Communications. 2007. (10): 1058. http://dx.doi.org/10.1039/b615134e
Finkel T., Holbrook N.J. Oxidants, oxidative stress and the biology of ageing. Nature. 2000. 408(6809): 239. http://dx.doi.org/10.1038/35041687
Rhee S.G. H2O2, a necessary evil for cell signaling. Science. 2006. 312(5782): 1882. http://dx.doi.org/10.1126/science.1130481
Lee S.S., Song W., Cho M., Puppala H.L., Nguyen P., Zhu H., Segatori L., Colvin V.L. Antioxidant properties of cerium oxide nanocrystals as a function of nanocrystal diameter and surface coating. ACS Nano. 2013. 7(11): 9693. http://dx.doi.org/10.1021/nn4026806
Perez J.M., Asati A., Nath S., Kaittanis C. Synthesis of biocompatible dextran‐coated nanoceria with pH‐dependent antioxidant properties. Small. 2008. 4(5): 552. http://dx.doi.org/10.1002/smll.200700824
Das M., Patil S., Bhargava N., Kang J.F., Riedel L.M., Seal S., Hickman J.J. Auto-catalytic ceria nanoparticles offer neuroprotection to adult rat spinal cord neurons. Biomaterials. 2007. 28(10): 1918. http://dx.doi.org/10.1016/j.biomaterials.2006.11.036
Kim C.K., Kim T., Choi I.Y., Soh M., Kim D., Kim Y.J., Jang H., Yang H.S., Kim J.Y., Park H.K., Park S.P. Ceria nanoparticles that can protect against ischemic stroke. Angewandte Chemie. 2012. 124(44): 11201. http://dx.doi.org/10.1002/anie.201203780
Masalov A., Viagin O., Maksimchuk P., Seminko V., Bespalova I., Aslanov A., Malyukin Y., Zorenko Y. Formation of luminescent centers in CeO2 nanocrystals. Journal of Luminescence. 2014. 145: 61. http://dx.doi.org/10.1016/j.jlumin.2013.07.020
Seminko V., Maksimchuk P., Bespalova I., Masalov A., Viagin O., Okrushko E., Kononets N., Malyukin Y. Defect and intrinsic luminescence of CeO2 nanocrystals. Physica Status Solidi B. 2017. 254(4): http://dx.doi.org/10.1002/pssb.201600488
Seminko V., Masalov A., Maksimchuk P., Klochkov V., Bespalova I., Viagin O., Malyukin Y. Spectroscopic Properties of Nanoceria Allowing Visualization of Its Antioxidant Action. In: Nanomaterials for Security. (Springer, 2016). P. 149–157.
Malyukin Y., Klochkov V., Maksimchuk P., Seminko V., Spivak N. Oscillations of cerium oxidation state driven by oxygen diffusion in colloidal nanoceria (CeO2−x). Nanoscale Research Letters.2017. 12(1): 566. https://doi.org/10.1186/s11671-017-2339-7
Macdonald I.J., Dougherty T.J. Basic principles of photodynamic therapy. Journal of Porphyrins and Phthalocyanines. 2001. 5(02): 105. https://doi.org/10.1002/jpp.328
Dolmans D.E., Fukumura D., Jain R.K. Photodynamic therapy for cancer. Nature Reviews Cancer. 2003. 3(5): 380. https://doi.org/10.1038/nrc1071
Chen W., Zhang J. Using nanoparticles to enable simultaneous radiation and photodynamic therapies for cancer treatment. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2006. 6(4): 1159. https://doi.org/10.1166/jnn.2006.327
Yefimova S.L., Tkacheva T.N., Maksimchuk P.O., Bespalova I.I., Hubenko K.O., Klochkov V.K., Sorokin A.V., Malyukin Y.V. GdVO4: Eu3+ nanoparticles–Methylene Blue complexes for PDT: Electronic excitation energy transfer study. Journal of Luminescence. 2017. 192: 975. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2017.08.044
