Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)

Для цитирования:

Lengert E. V., Ermakov A. V., Ivanov A. N. Effect of electric field pulses on the suspension of microcontainers based on organic polymer and magnetite nanoparticles [Ленгерт Е. В., Ермаков А. В., Иванов А. Н. Влияние импульсов электрического поля на суспензию микроконтейнеров, состоящих из органического полимера и магнитных наночастиц] // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2021. Т. 21, вып. 3. С. 206-212. DOI: 10.18500/1817-3020-2021-21-3-206-212, EDN: OWZNYY

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
31.08.2021
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 296)
Язык публикации: 
английский
Рубрика: 
Биофизика и медицинская физика
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
53.06:53.04:544
DOI: 
10.18500/1817-3020-2021-21-3-206-212
EDN: 
OWZNYY

Effect of electric field pulses on the suspension of microcontainers based on organic polymer and magnetite nanoparticles
[Влияние импульсов электрического поля на суспензию микроконтейнеров, состоящих из органического полимера и магнитных наночастиц]

Авторы: 
Ленгерт Екатерина Владимировна, Саратовский государственный медицинский университет им. В. И. Разумовского
Ермаков Алексей Вадимович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Иванов Алексей Николаевич, Саратовский государственный медицинский университет им. В. И. Разумовского
Аннотация: 

В данной работе были изучены нетепловые эффекты, индуцированные в суспензии полых альгинатных серебряных микроконтейнеров после приложения коротких импульсов электрического поля (около 1 мс) высокой интенсивности (около 1 кВ/см) как перспективный инструмент для удаленной активации микроконтейнеров. Изучены изменения в оболочках микроконтейнеров в зависимости от их состава. Было обнаружено, что магнитные наночастицы, иммобилизованные в оболочках микроконтейнера, усиливают эффекты, возникающие после приложения импульсов электрического поля. Изменения, обнаруженные в оболочках микроконтейнеров, могут в дальнейшем использоваться для дистанционного вскрытия микроконтейнеров и выпуска инкапсулированного вещества. Полученные результаты являются основой для дальнейших исследований многофункциональных микроконтейнеров на основе органической альгинатной матрицы и неорганических металлических наночастиц серебра и магнетита в качестве носителей лекарственных средств, проницаемость и структура которых могут изменяться с помощью нетеплового импульсного электрического воздействия. Предлагаемые микроконтейнеры могут быть использованы в качестве носителей в новых эффективных системах инкапсуляции, адресной доставки и контролируемого высвобождения различных веществ в водных средах с высокой чувствительностью к электрическим и магнитным полям, что является многообещающим подходом для широкого круга биомедицинских задач и других применений. 

Ключевые слова: 
гидрогель
микросферы
магнетит
наночастицы серебра
электрическое поле
Благодарности: 
Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБОУ ВО «Саратовский государственный медицинский университет им. В. И. Разумовского» Минздрава России (проект № 121032500024-2).
Список источников: 
  1. Ermakov A. V., Lengert E. V., Venig S. B. Nanomedicine and Drug Delivery Strategies for Theranostics Applications. Izvestiya of Saratov University. Physics, 2020, vol. 20, iss. 2, pp. 116–124. https://doi.org/10.18500/1817- 3020-2020-20-2-116-124
  2. Chatterjee S., Chi-Leung Hui P. Review of Stimuli-Responsive Polymers in Drug Delivery and Textile Application. Molecules, 2019, vol. 24, iss. 14, pp. 2547. https://doi.org/10.3390/molecules24142547
  3. Lengert E., Kozlova A., Pavlov A. M., Atkin V., Verkhovskii R., Kamyshinsky R., Demina P., Vasiliev A. L., Venig S. B., Bukreeva T. V. Novel type of hollow hydrogel microspheres with magnetite and silver nanoparticles. Materials Science and Engineering: C, 2019, vol. 98, pp. 1114–1121. https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.01.030
  4. Voronin D. V., Sindeeva O. A., Kurochkin M. A., Mayorova O., Fedosov I. V., Semyachkina-Glushkovskaya O., Gorin D. A., Tuchin V. V., Sukhorukov G. B. In Vitro and in Vivo Visualization and Trapping of Fluorescent Magnetic Microcapsules in a Bloodstream. ACS Applied Materials and Interfaces, 2017, vol. 9, iss. 8, pp. 6885–6893. https:// doi.org/10.1021/acsami.6b15811
  5. Markx G. H. The use of electric fields in tissue engineering. Organogenesis, 2008, vol. 4, iss. 1, pp. 11–17. https://doi.org/10.4161/org.5799
  6. Tang T. B., Smith S., Flynn B. W., Stevenson J. T. M., Gundlach A. M., Reekie H. M., Murray A. F., Renshaw D., Dhillon B., Ohtori A., Inoue Y., Terry J. G., Walton A. J. Implementation of wireless power transfer and communications for an implantable ocular drug delivery system. IET Nanobiotechnology, 2008, vol. 2, iss. 3, pp. 72. https://doi.org/10.1049/iet-nbt:20080001
  7. Sutradhar K. B., Sumi C. D. Implantable microchip: the futuristic controlled drug delivery system. Drug Delivery, 2016, vol. 23, iss. 1, pp. 1–11. https://doi.org/10.3109/10717544.2014.903579
  8. Ermakov A. V., Lengert E. V., Saveleva M. S., Sukhorukov G. B. Electrically Induced Opening of Composite PLA/SWCNT Microchambers for Implantable Drug Depot Systems. Izvestiya of Saratov University. Physics, 2020, vol. 20, iss. 4, pp. 311–314. https://doi.org/10.18500/1817-3020-2020-20-4-311-314
  9. Caramazza L., Nardoni M., De Angelis A., Paolicelli P., Liberti M., Apollonio F., Petralito S. Proof-of-Concept of Electrical Activation of Liposome Nanocarriers: From Dry to Wet Experiments. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2020, vol. 8, pp. 1–14. https://doi.org/10.3389/fbioe.2020.00819
  10. Gulyaev Y. V., Cherepenin V. A., Taranov I. V., Vdovin V. A., Yaroslavov A. A., Kim V. P., Khomutov G. B. Effect of Gold Nanorods on the Remote Decapsulation of Liposomal Capsules Using Ultrashort Electric Pulses. Journal of Communications Technology and Electronics, 2018, vol. 63, iss. 2, pp. 158–162. https://doi.org/10.1134/S106422691802002X
  11. Guo H., Zhao X., Wang J. Synthesis of functional microcapsules containing suspensions responsive to electric fields. Journal of Colloid and Interface Science, 2005, vol. 284, iss. 2, pp. 646–51. https://doi.org/10.1016/j. jcis.2004.10.056
  12. Iahnke A. O. e S., Vargas C. G., Mercali G. D., Rios A. de O., Rahier H., Flôres S. H. Effect of moderate electric field on the properties of gelatin capsule residue-based films. Food Hydrocolloids, 2019, vol. 89, pp. 29–35. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2018.10.015
  13. Volodkin D. V., Petrov A. I., Prevot M., Sukhorukov G. B. Matrix Polyelectrolyte Microcapsules: New System for Macromolecule Encapsulation. Langmuir, 2004, vol. 20, iss. 8, pp. 3398–3406. https://doi.org/10.1021/la036177z
  14. Lengert E., Yashchenok A. M., Atkin V., Lapanje A., Gorin D. A., Sukhorukov G. B., Parakhonskiy B. V. Hollow silver alginate microspheres for drug delivery and surface enhanced Raman scattering detection. RSC Adv., 2016, vol. 6, iss. 24, pp. 20447–20452. https://doi.org/10.1039/C6RA02019D
  15. Luo W., Hu W., Xiao S. Size Effect on the Thermodynamic Properties of Silver Nanoparticles. The Journal of Physical Chemistry C, 2008, vol. 112, iss. 7, pp. 2359–2369. https://doi.org/10.1021/jp0770155
  16. Angayarkanni S. A., Sunny V., Philip J. Effect of Nanoparticle Size, Morphology and Concentration on Specifi c Heat Capacity and Thermal Conductivity of Nanofluids. Journal of Nanofluids, 2015, vol. 4, iss. 3, pp. 302–309. https://doi.org/10.1166/jon.2015.1167
  17. Rivière L., Lonjon A., Dantras E., Lacabanne C., Olivier P., Gleizes N. R. Silver fillers aspect ratio influence on electrical and thermal conductivity in PEEK/Ag nanocomposites. European Polymer Journal, 2016, vol. 85, pp. 115–125. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2016.08.003
Поступила в редакцию: 
09.02.2021
Принята к публикации: 
26.04.2021
Опубликована: 
31.08.2021
  • 1245 просмотров