Self-assembly of cationic polymers in mixed polymer-lipid monolayers at the liquid-air interface

Денис Михайлович Каморин; Александр Сергеевич Симагин; Олег Анатольевич Казанцев; Алексей Иванович Сливкин; Ольга Георгиевна Замышляева; Анастасия Анатольевна Емашева; Нина Борисовна Мельникова

doi:10.17308/kcmf.2025.27/12863

Денис Михайлович Каморин ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», ул. Минина, 24, Нижний Новгород 603155, Российская Федерация; ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского», пр. Гагарина, 23, Нижний Новгород 603022, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-8712-5062
Александр Сергеевич Симагин ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», ул. Минина, 24, Нижний Новгород 603155, Российская Федерация; ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского», пр. Гагарина, 23, Нижний Новгород 603022, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-6985-2098
Олег Анатольевич Казанцев 1ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», ул. Минина, 24, Нижний Новгород 603155, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0003-1536-3966
Алексей Иванович Сливкин ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0001-6934-0837
Ольга Георгиевна Замышляева ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», ул. Минина, 24, Нижний Новгород 603155, Российская Федерация; ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского», пр. Гагарина, 23, Нижний Новгород 603022, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-4331-3125
Анастасия Анатольевна Емашева ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского», пр. Гагарина, 23, Нижний Новгород 603022, Российская Федерация https://orcid.org/0009-0008-6097-4831
Нина Борисовна Мельникова ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», ул. Минина, 24, Нижний Новгород 603155, Российская Федерация; ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского», пр. Гагарина, 23, Нижний Новгород 603022, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0003-1335-1048

DOI: https://doi.org/10.17308/kcmf.2025.27/12863

Ключевые слова: самоорганизация на межфазных границах, полимер-липидные наночастицы, ленгмюровские монослои, ионеновые полимеры

Аннотация

Цель статьи: Самоорганизация катионных полимеров на межфазной границе раздела «жидкость-воздух» является важнейшим процессом создания новых систем таргетной доставки лекарств, в том числе липид-полимерных гибридных наночастиц. В работе исследовали самоорганизацию катионных pH-чувствительных полимеров на границе раздела «жидкость-воздух» в смешанных Ленгмюровских монослоях с липидами – холестерином и Липоидом S100.

Экспериментальная часть: В работе использованы синтетические подходы синтеза ионенового полимера и физико-химические методы идентификации (ЯМР, ИК, ВЭЖХ, гель-проникающая хроматография). Физико-химические свойства и состояния монослоев полимеров и их смесей с липидами (сжимаемость, площадь, занимаемая одной молекулой) на межфазной границе раздела «жидкость-воздух» изучали с использования техники Ленгмюра–Блоджетт, полученные липоплексы изучали методом динамического рассеяния света (усредненный весовой диаметр и дзета-потенциал).

Выводы: Высокая стабильность липид-полимерных наночастиц достигалась при условии состава смешанных монослоев, модуль сжимаемости (Cs–1) которых был не менее 50 мН/м, при этом размер частиц лежал в интервале от 32 до 73 нм, дзета-потенциал для некватернизированных катионных полимеров имел большой отрицательный заряд (от –15 до –45 мВ), тогда как для ионеновых полимеров – большой положительный заряд (от +8 до +49 мВ)

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Денис Михайлович Каморин, ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», ул. Минина, 24, Нижний Новгород 603155, Российская Федерация; ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского», пр. Гагарина, 23, Нижний Новгород 603022, Российская Федерация

к. х. н., доцент кафедры химических и пищевых технологий, Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева (Нижний Новгород, Российская Федерация)

Александр Сергеевич Симагин, ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», ул. Минина, 24, Нижний Новгород 603155, Российская Федерация; ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского», пр. Гагарина, 23, Нижний Новгород 603022, Российская Федерация

к. х. н., преподаватель кафедры химических и пищевых технологий, Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева (Нижний Новгород, Российская Федерация)

Олег Анатольевич Казанцев, 1ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», ул. Минина, 24, Нижний Новгород 603155, Российская Федерация

д. х. н., профессор, заведующий кафедрой химических и пищевых технологий,
Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева (Нижний Новгород, Российская Федерация)

Алексей Иванович Сливкин, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

д. ф. н., профессор, заведующий кафедрой фармацевтических технологий, Воронежский государственный университет (Воронеж, Российская Федерация)

Ольга Георгиевна Замышляева, ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», ул. Минина, 24, Нижний Новгород 603155, Российская Федерация; ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского», пр. Гагарина, 23, Нижний Новгород 603022, Российская Федерация

д. х. н., профессор кафедры высокомолекулярных соединений и коллоидной химии, Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского (Нижний Новгород, Российская Федерация)

Анастасия Анатольевна Емашева, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского», пр. Гагарина, 23, Нижний Новгород 603022, Российская Федерация

аспирант, м. н. с. центра молекулярной биологии и биомедицины, Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского (Нижний Новгород, Российская Федерация)

Нина Борисовна Мельникова, ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», ул. Минина, 24, Нижний Новгород 603155, Российская Федерация; ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского», пр. Гагарина, 23, Нижний Новгород 603022, Российская Федерация

д. х. н., профессор кафедры аналитической и медицинской химии, Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского (Нижний Новгород, Российская Федерация)

Литература

Zhou W., Jiang L., Liao S., … Zhang Y. Vaccines’ newera-RNA vaccine. Viruses. 2023;15(8): 1760. https://doi.org/10.3390/v15081760

Wang Y., Zhang R., Tang L., Yang L. Nonviral delivery systems of mRNA vaccines for cancer gene therapy. Pharmaceutics. 2022;14(3): 512. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14030512

Santhanes D., Zhang H., Wilkins A., John Aitken R., Gannon A.L., Liang M. Engineering pH-sensitive dissolution of lipid-polymer nanoparticles by Eudragit integration impacts plasmid DNA (pDNA) transfection. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2024;199: 114299. https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2024.114299

Gargouri M., Sapin A., Bouli S., Becuwe P., Merlin J. L., Maincent P. Optimization of a new non-viral vector for transfection: eudragit nanoparticles for the delivery of a DNA plasmid. Technology in Cancer Research and reatment. 2009; 8(6): 433-44. https://doi.org/10.1177/153303460900800605

Doerdelmann G., Kozlova D., Epple M. A pH-sensitive poly(methyl methacrylate) copolymer for efficient drug and gene delivery across the cell membrane. Journal of Materials Chemistry B. 2014;2(41): 7123–7131. https://doi.org/10.1039/C4TB01052C

Tsutsui T. Developments in ionic polymers. Chapter 4. A. D. Wilson, H. J. Prossser (eds.). Netherlands: Springer Dordrecht; 1986. p. 163–189. https://doi.org/10.1007/978-94-009-4187-8

Bara J. E., O’Harra K. E. Recent advances in the design of ionenes: toward convergence with high-performance polymers. Macromolecular Chemistry and Physics. 2019;220(13): 1900078. https://doi.org/10.1002/macp.201900078

Banerjee P., Anas M., Jana S., Mandal T. K. Recent developments in stimuli-responsive poly (ionic liquid) s. Journal of Polymer Research. 2020;27: 1-23. https://doi.org/10.1007/s10965-020-02091-8

Arriaza-Echanes C., Velázquez-Tundidor M. V., Angel-López A., … Coll D. Ionenes as potential phase change materials with self-healing behavior. Polymers. 2023;15(22): 4460. https://doi.org/10.3390/polym15224460

Gennis R. B. Biomembranes: molecular structure and function. New York: Springer-Verlag; 1989. 533 p.

Conde M. M., Conde O., Minones J. M. Interactions between polymers and lipid monolayers at the air/water interface: surface behavior of poly(methyl methacrylate)-cholesterol mixed films. The Journal of Physical Chemistry B. 2019;114: 10774–10781. https://doi.org/10.1021/jp103422g