chemicallytechFine Chemical TechnologiesТонкие химические технологии2410-65932686-7575MIREA – Russian Technological University (RTU MIREA).chemicallytech-456Research ArticleCHEMISTRY AND TECHNOLOGY OF INORGANIC MATERIALSХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВPolyelectrolyte microcapsules modified with nanoscale titanium dioxide for targeted drug deliveryПолиэлектролитные микрокапсулы, модифицированные наноразмерным диоксидом титана, для адресной доставки лекарственных средствДеминаП. А.DeminaP. А.

кафедра Физики и химии твердого тела, аспирант

marrakew@mail.ruДегтяреваЕ. В.DegtyarevaЕ. V.

кафедра Физики и химии твердого тела, студент

noemail@neicon.ruКузьмичеваГ. М.Kuz’michevaG. M.

кафедра Физики и химии твердого тела, профессор

noemail@neicon.ruБукрееваТ. В.BukreevaT. V.

доцент

noemail@neicon.ruМИТХТ им. М.В. Ломоносова, 119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86РоссияM.V. Lomonosov Moscow State University of Fine Chemical Technologies, 86, Vernadskogo pr., Moscow 119571Russian FederationИнститут кристаллографии им А.В. Шубникова РАН, Москва, 119333РоссияA.V. Shubnikov Institute of Crystallography RAS, Moscow, 119333Russian Federation201428082014947379Copyright © Demina P.А., Degtyareva Е.V., Kuz’micheva G.M., Bukreeva T.V., 20142014Демина П.А., Дегтярева Е.В., Кузьмичева Г.М., Букреева Т.В.Demina P.А., Degtyareva Е.V., Kuz’micheva G.M., Bukreeva T.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.finechem-mirea.ru/jour/article/view/456

Polyelectrolyte microcapsules composed of CaCO3-core and shell polydiallyldimethylammonium polistirolsufonatpolystyrenesulfonate, were obtained by Layer-by-Layer-method. They were modified with nanoscale titanium dioxide with rutile structure and commercial Degussa P25 and Hombikat UV-100. Besides it has been shown that the sample Hombikat UV-100 is better included in the capsule shell because of a largerspecific surface area and the presence of hydrated component in composition of sample. Resistance to UVradiation was tested on the capsules modified with Degussa P25. It has been established that the modification takes place only in the case of "thick" shells with the number of bilayers being x=8. In the case of shells with x=4 there is a destruction of polyelectrolyte capsules during modification. It has been found that the degree of modification of capsules by nanosizedtitanium dioxide depends on the shell thickness (value x) as well as on the surface of nanoscale titanium dioxide samples

Методом послойной адсорбции получены полиэлектролитные микрокапсулы, состоящие из CaCO3-ядра и полидиаллилдиметиламмноний-полистиролсульфонатной оболочки, модифицированной наноразмерным диоксидом титана со структурой рутила, а также коммерческими образцами Degussa P 25 и Hombikat UV-100. Показано, что образец Hombikat UV-100 включается в оболочку капсулы на порядок лучше, причем микрокапсулы с Degussa P 25 разрушаются под действием УФ-излучения, что делает возможным использование данной системы в адресной доставке лекарств.

нано-диоксид титанаполиэлектролитные микрокапсулыадресная доставка лекарственных препаратовtitania nanoparticlestitanium dioxidepolyelectrolyte microparticlesdrug deliveryReferencesSukhorukov G.B., Donath E., Lichtenfeld H., Knippel H., Knippel M., Budde A., Möhwald H. Layer-by-layer self assembly of polyelectrolyteson colloidal Particles // Colloids Surf. A. 1998. V. 137. P. 253-266.Sukhorukov G.B., Donath E., Lichtenfeld H., Knippel H., Knippel M., Budde A., Möhwald H. Layer-by-layer self assembly of polyelectrolyteson colloidal Particles // Colloids Surf. A. 1998. V. 137. P. 253-266.Donath E., Sukhorukov G.B., Caruso F., Davis S., Möhwald H. Novel hollow polymer shells by colloid-templated assembly of polyelectrolytes // Angew. Chem. 1998. V. 37. № 16. P. 2202-2205.Donath E., Sukhorukov G.B., Caruso F., Davis S., Möhwald H. Novel hollow polymer shells by colloid-templated assembly of polyelectrolytes // Angew. Chem. 1998. V. 37. № 16. P. 2202-2205.Sukhorukov G.B., Donath E., Davis S.A., Lichtenfeld H., Caruso F., Popov V.I., Möhwald H. Stepwise polyelectrolyte assembly on particle surfaces: A Novel Approach to Colloid Design // Polym. Adv. Technol. 1998. V. 9. P. 1-9.Sukhorukov G.B., Donath E., Davis S.A., Lichtenfeld H., Caruso F., Popov V.I., Möhwald H. Stepwise polyelectrolyte assembly on particle surfaces: A Novel Approach to Colloid Design // Polym. Adv. Technol. 1998. V. 9. P. 1-9.Sukhorukov G.B., Shchukin D.G., Dong W. Möhwald H., Lulevich V.V.,Vinogradova O. Comparative analysisof hollowand filled polyelectrolyte microcapsules templatedon melamine formaldehyde and carbonate cores // Macromol. Chem. Phys. 2004. V. 205. P. 530-535.Sukhorukov G.B., Shchukin D.G., Dong W. Möhwald H., Lulevich V.V.,Vinogradova O. Comparative analysisof hollowand filled polyelectrolyte microcapsules templatedon melamine formaldehyde and carbonate cores // Macromol. Chem. Phys. 2004. V. 205. P. 530-535.Dejugnat С., Sukhorukov G.B. pH-Responsive properties of hollow polyelectrolyte microcapsules templated on various cores // Langmuir. 2004. V. 20. P. 7265-7269.Dejugnat С., Sukhorukov G.B. pH-Responsive properties of hollow polyelectrolyte microcapsules templated on various cores // Langmuir. 2004. V. 20. P. 7265-7269.Shchukin D.G., Sukhorukov G.B. Selective YF3 Nanoparticle Formation in Polyelectrolyte Capsules as microcontainers for yttrium recovery from aqueous solutions // Langmuir. 2003. V. 19. P. 4427-4431.Shchukin D.G., Sukhorukov G.B. Selective YF3 Nanoparticle Formation in Polyelectrolyte Capsules as microcontainers for yttrium recovery from aqueous solutions // Langmuir. 2003. V. 19. P. 4427-4431.Antipov A., Shchukin D., Fedutik Yu., Zanaveskina I., Klechkovskaya V., Sukhorukov G., Möhwald H. Urease-Catalyzed Carbonate Precipitationinside the Restricted Volume of Polyelectrolyte Capsules // Macromol. Chem. Phys. 2003. V. 24. P. 274-277.Antipov A., Shchukin D., Fedutik Yu., Zanaveskina I., Klechkovskaya V., Sukhorukov G., Möhwald H. Urease-Catalyzed Carbonate Precipitationinside the Restricted Volume of Polyelectrolyte Capsules // Macromol. Chem. Phys. 2003. V. 24. P. 274-277.Shchukin D.G., Dong W., Sukhorukov G.B. Spatially confined tungstateion polymerization in microcapsules // Macromol. Chem. Phys. 2003. V. 24 (7). P. 462-466.Shchukin D.G., Dong W., Sukhorukov G.B. Spatially confined tungstateion polymerization in microcapsules // Macromol. Chem. Phys. 2003. V. 24 (7). P. 462-466.Букреева Т.В., Парахонский Б.В., Скиртач А.Г., Суша А.С., Сухоруков Г.Б. Получение полиэлектролитных микрокапсул с наночастицамисеребра и золота в оболочке и дистанционное разрушение таких капсул воздействием лазерного излучения // Кристаллография. 2006.T. 51. № 5.C. 920-926.Букреева Т.В., Парахонский Б.В., Скиртач А.Г., Суша А.С., Сухоруков Г.Б. Получение полиэлектролитных микрокапсул с наночастицамисеребра и золота в оболочке и дистанционное разрушение таких капсул воздействием лазерного излучения // Кристаллография. 2006.T. 51. № 5.C. 920-926.Букреева Т.В., Орлова О.А., Сульянов С.Н., Григорьев Ю.В., Дороватовский П.В. Новый способ модификации оболочек полиэлектролитных капсул наночастицами магнетика // Кристаллография. 2011. Т. 56. № 5.C. 940-943.Букреева Т.В., Орлова О.А., Сульянов С.Н., Григорьев Ю.В., Дороватовский П.В. Новый способ модификации оболочек полиэлектролитных капсул наночастицами магнетика // Кристаллография. 2011. Т. 56. № 5.C. 940-943.Shirtach A.G., Antipov A.A., Shchukin D.G., Sukhorukov G.B. Remote activation of capsules containing Agnanoparticles and IR dye by laser light // Langmuir. 2004. V. 20. P. 6988-6992.Shirtach A.G., Antipov A.A., Shchukin D.G., Sukhorukov G.B. Remote activation of capsules containing Agnanoparticles and IR dye by laser light // Langmuir. 2004. V. 20. P. 6988-6992.Min Song, Renyun Zhang, Yongyuan Dai, Feng Gao, Huimei Chi, Gang Lv, Baoan Chen, Xuemei Wang. The in vitro inhibition of multidrug resistance by combined nanoparticulate titanium dioxide and UV irradition // Biomaterials. 2006. V. 27. P. 4230-4238.Min Song, Renyun Zhang, Yongyuan Dai, Feng Gao, Huimei Chi, Gang Lv, Baoan Chen, Xuemei Wang. The in vitro inhibition of multidrug resistance by combined nanoparticulate titanium dioxide and UV irradition // Biomaterials. 2006. V. 27. P. 4230-4238.Savinkina E.V. Kuzmicheva G.M., Obolenskaya L.N. Efficient synthesis and properties of η-titania//Proc. of the 2nd Eur. Conf. of Chem. Engineering. Puerto De La Cruz, Spain. 2011.P. 93-96.Savinkina E.V. Kuzmicheva G.M., Obolenskaya L.N. Efficient synthesis and properties of η-titania//Proc. of the 2nd Eur. Conf. of Chem. Engineering. Puerto De La Cruz, Spain. 2011.P. 93-96.Volodkin D.V., Petrov A.I., Prevot M., Sukhorukov G.B. Matrix polyelectrolyte microcapsules: new system for macromolecule encapsulation // Langmuir. 2004. V. 20. P. 3398-3406.Volodkin D.V., Petrov A.I., Prevot M., Sukhorukov G.B. Matrix polyelectrolyte microcapsules: new system for macromolecule encapsulation // Langmuir. 2004. V. 20. P. 3398-3406.Volodkin D.V., Larionova N.I., Sukhorukov G.B. Protein encapsulation via porous CaCO3microparticlestemplating// Biomacromolecules.2004. V. 5. № 5. P. 1962-1972.Volodkin D.V., Larionova N.I., Sukhorukov G.B. Protein encapsulation via porous CaCO3microparticlestemplating// Biomacromolecules.2004. V. 5. № 5. P. 1962-1972.Жилкина А.В., Гордиенко А.А., Прокудина Н.А., Трусов Л.И., Кузьмичева Г.М., Дулина Н.А., Савинкина Е.В. Определение размера частиц высокодисперсных материалов с помощью низкотемпературной адсорбции азота // Журн. физ. химии. 2013. T. 87. № 4.C. 685-691.Жилкина А.В., Гордиенко А.А., Прокудина Н.А., Трусов Л.И., Кузьмичева Г.М., Дулина Н.А., Савинкина Е.В. Определение размера частиц высокодисперсных материалов с помощью низкотемпературной адсорбции азота // Журн. физ. химии. 2013. T. 87. № 4.C. 685-691.Demina P.A., Kuz’michev A.N., Tsybinsky A.M., Obolenskaya L.N., Kuz’micheva G.M., Savinkina E.V. Synthesis, characterization and adsorption behavior of Mo (VI) andW (VI) ionson titanium dioxide nanoparticles containing anatasemodification // Applied Nanoscience. 2013. ISSN 2190-5509. Appl Nanosci DOI 10.1007/s13204-013-0279-9.Demina P.A., Kuz’michev A.N., Tsybinsky A.M., Obolenskaya L.N., Kuz’micheva G.M., Savinkina E.V. Synthesis, characterization and adsorption behavior of Mo (VI) andW (VI) ionson titanium dioxide nanoparticles containing anatasemodification // Applied Nanoscience. 2013. ISSN 2190-5509. Appl Nanosci DOI 10.1007/s13204-013-0279-9.Gorin D.A., Portnov S.A., Inozemtseva O.A., Luklinska Z., Yashchenok A.M.,Pavlov A.M., Skirtach A.G, Möhwald H., Sukhorukov G.B. Magnetic/gold nanoparticle functionalized biocompatible microcapsules withs ensitivity to laser irradiation // Phys. Chem. Chem. Phys. 2008. V. 10. P. 6899-6905.Gorin D.A., Portnov S.A., Inozemtseva O.A., Luklinska Z., Yashchenok A.M.,Pavlov A.M., Skirtach A.G, Möhwald H., Sukhorukov G.B. Magnetic/gold nanoparticle functionalized biocompatible microcapsules withs ensitivity to laser irradiation // Phys. Chem. Chem. Phys. 2008. V. 10. P. 6899-6905.Shchukin D.G., Sukhorukov G.B., Möhwald H. Smart Inorganic/Organic NanocompositeHollow Microcapsules // Angew. Chem. Int. Ed. 2003. V. 42. P. 4471-4475.Shchukin D.G., Sukhorukov G.B., Möhwald H. Smart Inorganic/Organic NanocompositeHollow Microcapsules // Angew. Chem. Int. Ed. 2003. V. 42. P. 4471-4475.Nakamura M., Katagiri K., Koumoto K. Preparation of hybrid hollow capsules formed with Fe3O4 and polyelectrolytes via the layer-by-layer assembly and the aqueous solution process // J. Colloid Interface Sci. 2010. V. 341. P. 64-68.Nakamura M., Katagiri K., Koumoto K. Preparation of hybrid hollow capsules formed with Fe3O4 and polyelectrolytes via the layer-by-layer assembly and the aqueous solution process // J. Colloid Interface Sci. 2010. V. 341. P. 64-68.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.