Алексей Игоревич Никифоров, младший научный сотрудник
НИЛ нанотехнологий
Санкт-Петербург
Alexey I. Nikiforov, Junior Research Fellow
Nanotechnology Research Laboratory
St. Petersburg
Илья Евгеньевич Ануфриев, младший научный сотрудник, студент
НИЛ нанотехнологий
Санкт-Петербург
Ilya E. Anufriev, Junior Research Fellow
Nanotechnology Research Laboratory
St. Petersburg
Валентина Владимировна Трушлякова, кандидаттехнических наук, доцент, научный сотрудник
кафедра микро- и наноэлектроники; Центр микротехнологии и диагностики
Санкт-Петербург
Valentina V. Trushlyakova, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Research Fellow
Department of Micro- and Nano-electronics; Center for Collective Use “Center for Microsystems Technology and Electronic Component Base”
St. Petersburg
Ришат Галеевич Валеев, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник
лаборатория атомной структуры и анализа поверхности
Ижевск
Rishat G. Valeev, Research Fellow
Laboratory of Atomic Structure and Surface Analysis
Izhevsk
Дмитрий Владимирович Королев, доктор химических наук, доцент, заведующий лабораторией, научный сотрудник
НИЛ нанотехнологий
194156; пр. Пархоменко, д. 15, лит. Б; Санкт-Петербург
Dmitrii V. Korolev, Doctor of Chemical Sciences, Associate Professor, Head of the Laboratory, Research Fellow
Nanotechnology Research Laboratory
194156; 15 B Parchomenko ave.; St. Petersburg
Актуальность. Размер липосом и индекс полидисперсности – важнейшие факторы, определяющие дальнейшее использование наночастиц. Традиционные методы синтеза не позволяют создать липосомы требуемых размеров и однородности, с такой целью проводится их постобработка: ультразвуковая или экструзионная.
Цель. Сравнить два метода постобработки липосом: ультразвукового и экструзионного. Провести сравнение эффективности работы двух разных экструдеров: Liposofast LF-50 и экструдера собственной разработки. Провести сравнение эффективности трех мембран из различных материалов: поликарбоната, полиэфирсульфона и пористого анодного оксида алюминия при экструзионном методе постобработки.
Материалы и методы. Для синтеза липосом использовались коммерчески доступные реактивы: фосфолипиды, холестерин, витамин Е (все — Sigma Aldrich, Германия). Физико-химические характеристики липосом изучались с помощью Zetasizer Ultra (Malvern Instruments, UK). Ультразвуковая постобработка проводилась с помощью диспергатора УЗГ13 — 0,1/22 (Россия), экструзионная обработка выполнялась с помощью одного из двух экструдеров: Liposofast LF-50 (Avestin, Канада) и экструдера собственной разработки («Нанотехнологии»). Использовались мембраны: поликарбонатные (ПК) 200 нм (Nuclepore, Whatman), полиэфирсульфонные (ПЭС) 200 нм (ФМПЭС-0,20, АО «Владисарт») и опытные образцы мембран на основе пористого анодного оксида алюминия (ПАОА). Для определения различий в морфологии мембраны исследовались при помощи растрового электронного микроскопа Quanta Inspect (FEI, США).
Результаты. Наиболее однородными являются мембраны на основе ПК, а наименее однородными – ПЭС. Все мембраны имеют заявленный диаметр пор 200 нм, однако только для ПАОА этот параметр близок к реальному значению. Наибольшей пористостью обладают мембраны ПАОА, наименьшей – поликарбонатные. Для прохождения липосомального коллоидного раствора через мембраны необходимо разное давление: для ПЭС мембраны достаточно 1,5–2 атм, для ПК – 5 атм, ПАОА – 4–6 атм.
Заключение. Сравнение существующих способов гомогенизации липосом показало преимущество метода экструзии. Разработанный авторами экструдер не уступает коммерческой версии. Показана эффективность мембран ПАОА по сравнению с коммерческими аналогами.
Background. Liposome size and polydispersity index are key factors determining the subsequent use of nanoparticles. Traditional synthesis methods do not allow the creation of liposomes of the required size and homogeneity; therefore, post-processing is performed using ultrasound or extrusion.
Objective. To compare two methods of liposome post-processing: ultrasound and extrusion. To compare the efficiency of two different extruders: Liposofast LF-50 and a proprietary extruder. To compare the efficiency of three membranes made of different materials: polycarbonate, polyethersulfone, and porous anodic alumina, using the extrusion post-processing method.
Materials and Methods. Commercially available reagents were used for liposome synthesis: phospholipids, cholesterol, and vitamin E (all from Sigma Aldrich, Germany). The physicochemical properties of liposomes were studied using a Zetasizer Ultra (Malvern Instruments, UK). Ultrasonic post-processing was performed using a UZG13-0.1/22 disperser (Russia), extrusion processing was carried out using one of two extruders: Liposofast LF-50 (Avestin, Canada) and an extruder of our own design (Nanotechnologies). The following membranes were used: polycarbonate (PC) 200 nm (Nuclepore, Whatman), polyethersulfone (PES) 200 nm (FMPES-0.20, Vladisart), and experimental membrane samples based on porous anodic aluminum oxide (PAO). To determine differences in membrane morphology, they were examined using a Quanta Inspect scanning electron microscope (FEI, USA).
Results. PC-based membranes are the most uniform, while PES is the least uniform. All membranes have a declared pore diameter of 200 nm, but only for PAOA is this parameter close to the actual value. PAOA membranes have the highest porosity, while polycarbonate membranes have the lowest. Differentpressures are required for the liposomal colloidal solution to pass through the membranes: 1.5–2 atm is sufficient for PES membranes, 5 atm for PC membranes, and 4–6 atm for PAOA membranes, which significantly affects the extrusion rate.
Conclusion. A comparison of existing liposome homogenization methods demonstrated the advantage of extrusion. The extruder developed by the authors is comparable to a commercial version. The effectiveness of PAOA membranes compared to commercial analogues is demonstrated.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.