Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Платный доступ или доступ для подписчиков

Перспективные направления применения графеновых наноматериалов в фармакологии и биомедицине (обзор)

Инна Ивановна Кулакова, Георгий Васильевич Лисичкин

Аннотация


Статья посвящена краткому обзору современной научной литературы о строении, свойствах, получении графеновых наноматериалов (ГНМ) и перспективах применения их в фармакологии и биомедицине. Наиболее важные представители семейства графена — это сам графен и его оксид. Показано, что ГНМ обладают комплексом уникальных физико-химических свойств и интенсивно изучаются в качестве средств для адресной доставки лекарственных веществ, трансфекции генов, гипертермии и др. ГНМ рассматриваются как перспективные наноматериалы для изготовления имплантатов и протезов, а также в качестве антибактериальных средств. Обсуждены стоящие перед исследователями проблемы, которые необходимо решить для успешного внедрения ГНМ в практику.

Ключевые слова


графен; оксид графена; направленный транспорт лекарственных веществ; гипертермия; тераностика; трансфекция генов; антибактериальные средства

Полный текст:

PDF

Литература


R. E. Peierls, Helvetica Phys. Acta, 7, 81 – 83 (1934).

Л. Д. Ландау, Журн. теорет. и экспер. физ., 7, 627 – 632 (1937).

Е. Д. Грайфер, В. Г. Макотченко, А. С. Назаров и др., Усп. химии, 80(8), 784 – 804 (2011).

А. Г. Алексенко, Графен, Лаборатория знаний, Москва (2014).

A. C. Ferrari, F. Bonaccorso, V. Fal’ko, et al., Nanoscale, 7(15), 4598 – 4810 (2015).

A. N. Banerje, Glob. J. Nano, 1(1), ID: 555552 (2016).

И. И. Кулакова, Г. В. Лисичкин, Журн. общ. химии, 90(10), 1601 – 1626 (2020).

Г. В. Лисичкин, А. Ю. Оленин, И. И. Кулакова, Химия поверхности неорганических наночастиц, Техносфера, Москва (2021), гл. 6.

K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, et al., Science, 5696, 666 – 669 (2004).

R. Kumar, B. R. Mehta, M. Bhatnagar, et al., Nanoscale Res. Lett., 9, Article No. 349 (2014).

С. П. Губин, С. В. Ткачев, Графен и родственные наноформы углерода, URSS, Москва (2019).

Н. В. Пыхова, Н. В. Негуторов, А. Н. Жанахова и др., Бутлеровские сообщения, 58(4), 102 –109 (2019).

M. Li, D. Liu, D. Wei, et al., Adv. Sci., 3(11), ID: 1600003 (2016).

H. Tetlow, J. P. deBoer, I. J. Ford, et al., Phys. Rep., 542(3), 195 – 295 (2014).

R. Kumar, B. R. Mehta, J. Nanosci. Nanotechnol., 17(1), 286 – 299 (2016)

М. Б. Шавелкина, Р. Х. Амиров, А. С. Тюфтяев и др., Химия высоких энергий, 53(5), 380 – 384 (2019).

М. Б. Шавелкина, Р. Х. Амиров, Д. И. Кавыршин и др., Усп. прикл. физ., 7(2), 97 –116 (2019).

G. R. Yazdi, T. Iakimov, R. Yakimova, Crystals, 6(5), 53 – 74 (2016).

Ю. М. Шульга, Н. Ю. Шульга, Ю. Н. Пархоменко, Изв. вузов. Материалы электронной техники, 17(3), 157 –167 (2014).

С. В. Ткачев, Е. Ю. Буслаева, А. В. Наумкин и др., Неорган. материалы, 48(8), 909 – 915 (2012).

J. Liu, J. Tang, G. Gooding, J. Mater. Chem., 22(25), 12435-12452 (2012).

S. Pei, Q. Wei, K. Huang, et al., Nature Commun., 9(1), Article number: 145 (2018).

S. Bose, T. Kuila, A. K. Mishra, et al., J. Mater. Chem., 22(19), 9696 – 9703 (2012).

S. Pei, H.-M. Cheng, Carbon, 50(9), 3210 – 3228 (2012).

M. Rabchinskii, S. Ryzhkov, et al., Sci. Rep., 10, ID: 6902 (2020).

K. P. Loh, Q. Bao, P. K. Ang, et al., J. Mater. Chem., 20, 2277 – 2289 (2010).

P. Kamat, J. Phys. Chem. Lett., 1, 520 – 527 (2010).

A. Wojcik, P. V. Kamat, ACS Nano, 4, 6697 – 6706 (2010).

D. W. Lee, J. W. Seo, J. Phys. Chem. C, 115(6), 2705 – 2708 (2011).

Z. Sun, S.-I. Kohama, Z. Zhang, et al., Nano Res., 3, 117–125 (2010).

C. Shan, H. Yang, D. Han, et al., Langmuir, 25(20), 12030–12033 (2009).

K. Yang, Y. Li, X. Tan, et al., Small, 9(9 – 10), 1492 – 1503 (2013).

W. Zhang, Z. Guo, D. Huang, et al., Biomaterials, 32(33), 8555 – 8561 (2011).

T. Zhou, X. Zhou, D. Xing, Biomaterials, 35(13), 4185 – 4194 (2014),

Y.-M. Zhanget, Y. Cao, Y. Yang, et al., Chem. Comm., 50(86), 13066 – 13069 (2014).

Z. Liu, J. T. Robinson, X. Sun, et al., J. Am. Chem. Soc., 130(33), 10876 – 10877 (2008).

L. Tian, X. Pei, Y. Zeng, et al., J. Nanopart. Res., 16(11), 1 – 14 (2014).

H. Kim, R. Namgung, K. Singha, et al., Bioconjugate Chem., 22(12), 2558 – 2567 (2011).

Q. Peng, A. K. Dearden, J. Crean, et al. Nanotechnol., Sci. & Appl., 7(1), 1 – 29 (2014).

H. Y. Mao, S. Laurent, W. Chen, et al., Chem. Rev., 113(5), 3407 – 3424 (2013).

K. Yang, J. Wan, S. Zhang, et al., ACS Nano, 5(1), 516 – 522 (2011).

Z. Liu, J. T. Robinson, X. M. Sun, et al., J. Am. Chem. Soc., 130(33), 10876 – 10877 (2008).

С. В. Поройский, Т. А. Носаева, Н. В. Коняева, Волгоградский науч.-медицин. журн., № 3, 9 – 10 (2014).

I. Ali, M. N. Lone, M. Suhail, et al., Curr. Med. Chem., 23(999), 2159 – 2187 (2016).

Y. Hu, F. Li, D. Han, et al., in: Biocompatible Graphene for Bioanalytical Applications, Springer Science + Business Media (2015).

Д. Киреев, Графен в медицине, Источник: Постнаука, опубл. 16 января 2020. https: // fiop.site / press-tsentr / smi / smi-o-fonde / 20200117-postnauka- grafen-v-meditsine /

X. Xu, X. Chen, P. Ma, et al., Eur. J. Pharm. Biophys., 70, 165 – 170 (2008).

M. G. Burdanova, M. V. Kharlamova, C. Kramberger, et al., Nanomaterials, 11(11), Article No. 3020 (2021).

L. Zhang, J. Xia, Q. Zhao, et al., Small, 6, 537 – 544 (2010).

J. Liu, L. Cui, D. Losic, Acta Biomater., 9(12), 9243 – 9257 (2013).

E. Einafshar, A. A. Haghighi, N. A. Hashem, et al., Nanomed. J., 5(4), 210 – 216 (2018).

F. Emadi, A. Emadi, A. Gholami, Curr. Pharm. Biotechnol., 21(11), 1016 – 1027 (2020).

A. G. Kazakov, B. Garashchenko, R. Yu. Yakovlev, et al., Diamond Relat. Mater., 104 10772 – 10776 (2020).

L. Chen, X. Zhong., X. Yi, et al., Biomaterials, 66, 21 – 28 (2015).

K. Yang, S. Zhang, G. Zhang, et al., Nano Lett., 10, 3318 – 3323 (2010).

И. И. Кулакова, Г. В. Лисичкин, Журн. прикл. химии, 94(9), 92 – 98 (2021).

Z. M. Markovic, L. M. Harhaji-Trajkovic, B. M. Todorovic-Markovic, et al., Biomaterials, 32, 1121 – 1129 (2011).

X. Liu, H. Tao, K. Yang, et al., Biomaterials, 32, 144 – 151 (2011).

R. G. Mendes, A. Bachmatiuk, B. Buechner, et al., J. Mater. Chem. B, 1, 401 – 428 (2013).

A. R. Biris, M. Mahmood, M. D. Lazar, et al., J. Phys. Chem. C, 115, 18967 – 18976 (2011).

M. Vincent, I. De Lázaro, K. Kostarelos, Gene Therapy, 24(3), 123 – 132 (2017).

L. Feng, S. Zhang, Z. Liu, Nanoscale, 3, 1252 – 1257 (2011).

I. De Lázaro, S. Vranic, D. Marson, et al., Nanoscale, 11(29), 13863 – 13877 (2019).

I. De Lázaro, K. Kostarelos, Sci. Rep., 9(1), 1 – 10 (2019).

S. Howorka, Z. Siwy, Chem. Soc. Rev., 38, 2360 – 2384 (2009).

J. Sha, T. Hasan, S. Milana, et al., ACS Nano, 7, 8857 – 8869 (2013).

D. Branton, D. W. Deamer, A. Marziali, et al., Nature Biotechnol., 26, 1146 – 1153 (2008).

K. R. Lieberman, G. M. Cherf, M. J. Doody, et al., J. Am. Chem. Soc., 132, 17961 – 17972 (2010).

G. F. Schneider, C. Dekker, Nature Biotechnol., 30, 326 – 332 (2012).

Q. Xu, M.-Y. Wu, G. F. Schneider, et al., ACS Nano, 7, 1566 – 1572 (2013).

G. F. Schneider, Q. Xu, S. Hage, et al., Nature Commun., 4, Article No. 2619 (2013).

G. F. Schneider, S. W. Kowalczyk, V. E. Calado, et al., Nano Lett., 10, 3163 – 3167 (2010).

C. A. Merchant, K. Healy, M. Wanunu, et al., Nano Lett., 10, 2915 – 2921 (2010).

D. Stoddart, A. J. Heron, E. Mikhailova, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 106, 7702 – 7707 (2009).

J. F. Thompson, P. Milos, Genome Biology, 12(2), 217 (2011).

A. Morin, D. Lucot, A. Ouerghi, et al., Microelectron. Eng., 97, 311 – 316 (2012).

O. Lehtinen, J. Kotakoski, A. V. Krasheninnikov, et al., J. Nanotechnol., 22(17) 175306 (2011).

L. Wang; M. S. H. Boutilier; P. R. Kidambi; et al.; Nature Nanotechnol.; 12; 509 – 522 (2017).

P. L. Neumann, E. Tovari, S. Csonka, et al., Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B, 282, 130 – 133 (2012).

R. V. Lapshin, Appl. Surf. Sci., 360, 451 – 460 (2016).

W. Reisner, J. N. Pedersen, R. H. Austin, Rep. Prog. Phys., 75, Article No. 106601 (2012).

H. Lee, N. Lee, Y. Seo, et al., Nanotechnology, 20(32), Article No. 325701 (2009).

M. Dienwel, R. Bennewitz, in: Fundamentals of Friction and Wear on the Nanoscale, Springer (2014), pp. 453 – 461.

C. Park, J. Kim, H. Ahn, Int. J. Precision Engineering and Manufacturing, 19(10), 1539 – 1544 (2018).

G. Gonçalves, P. A. A. P. Marques, A. Barros-Timmons, et al., Mater. Chem., 20, 9927 – 9934 (2010).

http://medprofsochi.ru/225-слепота-причины-и-заболевания-вызывающие-потерю-зрения.

A. Bendali, L. H. Hess, M. Seifert, et al., Adv. Healthcare Mater., 2, 929 – 933 (2013).

L. H. Hess, M. Jansen, V. Maybeck, et al., Adv. Mater., 23, 5045 – 5049 (2011).

C. Backes, R. J. Smith, N. McEvoy, et al., Nature Commun., 5, 4576 – 4606 (2014).

S. R. Shin, Y.-C. Li, H. L. Jang, et al., Adv. Drug Deliv. Rev., 105, 255 – 274 (2016).

S. K. Ameri, P. K Singh, R. D’Angelo, et al., 38th Annual Int. Conf. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC) (Orlando, FL), 4201 – 4203 (2016).

P. Khramtsov, M. Rayev, V. Timganova, Genes and Cells, 15(3), 29 – 38 (2021).

J. Peng, J. Guan, L.-P. Jiang, Sci. Adv. Mater., 7, 1945 – 1961 (2015).

M. S. Mannoor, S. Zhang, A. J. Link, Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 107, 19207 – 19212 (2010).

M. S. Mannoor, H. Tao, J. D. Clayton, et al., Nat. Commun., 3, 763 – 780 (2012).

D.-W. Jiang, C. Peng, Y.-H. Sun, Nucl. Sci. Techn., 26(4), 040301 – 040307 (2015).

T. Yun, G. H. Jeong, S. P. Sasikala, et al., Apl. Mater., 8, ID: 070903 (2020).

H. M. Hegab, A. ElMekawy, L. Zou, Carbon, 105, 362 – 376 (2016).

S. Zhang, K. Yang, L. Feng, et al., Carbon, 49(12), 4040 – 4049 (2011).

D. A. Dikin, S. Stankovich, E. J. Zimney, et al., Nature, 448, 457 – 460 (2007).

L. Peng, M. Yang, Y. Liu, et al., Nature Commun., 11, Article No. 2645 (2020).

W. Hu, C. Peng, W. Luo, et al., ACS Nano, 4, 4317 – 4323 (2010).

O. Akhavan, E. Ghaderi, ACS Nano, 4(10), 5731 – 5736 (2010).

O. Akhavan, E. Ghaderi, Carbon, 50, 1853 – 1860 (2012).

https://dailytechinfo.org/medic/1507-bumaga-iz-grafena-novyj-antibakterialnyj-perevyazochnyj

M. Ema, M. Gamo, K. A. Honda, Regul. Toxicol. Pharmacol., 85, 7 – 24 (2017).

Nanomaterials: Ecotoxicity, Safety, and Public Perception, M. Rai, J. K. Biswas (eds.), Springer, New York (2019).

T. Lammel, P. Boisseaux, M.-L. Fernández-Cruz, et al., Par-ticle and Fibre Toxicol., 10, 27 (2013).

A. Bianko, Angew. Chem. Int. Ed., 52, 4986 – 4997 (2013).

G. Lalwani, M. D’Agati, A. M. Khan, et al., Adv. Drug Delivery Rev., 105, 109 (2016).

Y. Chongy, C. Ge, Z. Yang, et al., ACS Nano, 9(6), 5713 (2015).

G. Reina, J. M. González-Domínguez, A. Criado, et al., Chem. Soc. Rev., 46, 4400 – 4416 (2017).

U. M. Graham, G. Jacobs, R. A. Yokel, et al., Adv. Exp. Med. Biol., 947, 71 – 100 (2017).

S. P. Mukherjee, K. Kostarelos, B. Fadeel, Adv. Healthcare Mater., 7, 1700815 (2018).

B. Fadeel, C. Bussy, S. Merino, et al., ACS Nano, 12(11), 0582 (2018).

L. Feng, Z. Liu, Nanomedicine (London), 6(2), 317 – 324 (2011).




DOI: https://doi.org/10.30906/0023-1134-2022-56-1-3-14

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Издательский дом «Фолиум», 1993–2022


Наши партнеры:

laboratorka.su    


Наши издания:
Подписаться на наши издания Вы можете через почтовые каталоги агентства «Роспечать» и Объединенный каталог «Пресса России», а также на сайтах агентств «УП Урал Пресс», «Информнаука», «Прессинформ» и «Профиздат»Адрес редакции:
Россия, Москва, Дмитровское шоссе, 157
Тел.: +7 499 258-08-28 (доб. 18)
E-mail: chem@folium.ru