Разработка технологии получения многослойных полиэлектролитных нано- и микрокапсул с контролируемой проницаемостью стенок и содержащих функционально активные молекулы.
Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Выполнение этапа проекта
Проект
02.435.11.2020
Организация
ИТЭБ РАН
Продолжительность работ
2005 - 2006, 12 мес.
Бюджетные средства
8 млн
Внебюджетные средства
0 млн
создание технологии изготовления новых полиэлектролитных нано- и микрокапсул со стенками нанометровой толщины, их загрузки функционально активными молекулами, в частности, ферментами, для использования в качестве реакторов, контейнеров, зондов в медицине, химической промышленности и биотехнологии
Соисполнители
Организация
Физический факультет МГУ
Организация
ИРЭ им. Котельникова В.А. РАН
Организация
ФНИЦ "Кристаллография и фотоника" РАН
Этапы проекта
1
03.10.2005 - 08.12.2005
В соответствии с целью проекта – разработкой технологии изготовления полиэлектролитных нано- и микрокапсул- на первом этапе проекта были проведены подготовительные работы. Они состояли в отработке методики получения удаляемых ядер из карбоната кальция и составных ядер карбонат кальция – белок. Получаемые минеральные и органо-минеральные ядра являлись смесью аморфной и кристаллической фаз и имели вид дендритов почти сферической формы (сферолиты). Их размеры для разных типов образцов составляли от 2 до 5,4 мкм; ширина (на полувысоте гистограммы) распределения по размерам – от 0,8 до 2,2 мкм. Изменением концентрации реагирующих компонентов: хлористого кальция и углекислого натрия, а также скоростью перемешивания компонентов раствора можно было изменять диаметр получаемых сферолитов. Содержание белка в составных микросферолитах достигало 10% по массе при концентрации белка в исходном растворе около 2,5 мг/мл. Эти ядра использовались на первом этапе проекта и будут использованы на втором этапе в качестве подложек для формирования полиэлектролитных оболочек нанометровой толщины с помощью метода поочередной адсорбции.
Для изготовления капсул, чувствительных к воздействию лазерного и СВЧ- излучения была проведена сборка лабораторных установок – генераторов соответствующих излучений и проверена их работоспособность.
Для изготовления капсул, чувствительных к воздействию лазерного и СВЧ- излучения была проведена сборка лабораторных установок – генераторов соответствующих излучений и проверена их работоспособность.
2
01.01.2006 - 30.06.2006
В соответствии с целью проекта – разработкой технологии изготовления полиэлектролитных нано- и микрокапсул -на втором этапе проекта были разработаны технологии изготовления наноразмерных многослойных полиэлектролитных микрокапсул трех типов отличающихся между собою составом и структурой оболочки, а главное – функциональной направленностью капсулы.
Оболочка I типа микрокапсул была сформирована из синтетических, не биодеградируемых полиэлектролитов. Предложено использовать полиэлектролитную микрокапсулу, состоящую из чередующихся слоев такого типа поликатиона и полианиона и содержащую внутри себя фермент, как основной элемент нового типа диагностикума (микродиагностикума) широкого, в том числе и медицинского, назначения.
Оболочка II типа микрокапсул была сформирована из биосовместимых биодеградируемых полиэлектролитов. Микрокапсулы состоящие из чередующихся слоев таких поликатионов и полианионов и содержащие внутри себя биологически-активные вещества – белки, нуклеиновые кислоты, витамины бифлавоноиды и т.д. служат микроконтейнерами, выполняя транспортную функцию, функцию переносчика, а в случае лекарственных веществ при определенных условиях обеспечивают их пролонгированному действию.
Особенность оболочек III типа микрокапсул состоит в том, что они композитны по своему составу. В них наряду с чередующимися слоями поликатиона и полианиона включены и слои наночастиц металлов или их оксидов. Проведены исследования с целью разработки технологии удаленного лазерного и СВЧ-воздействия на полиэлектролитные композитные микрокапсулы III типа, существенно изменяющие, в частности, разрушающие, их оболочки. Полученные к настоящему времени данные указывают на большие возможности использования импульсного дистанционного воздействия на полиэлектролитные микрокапсулы с помощью СВЧ-генератора и решения задач «прицельного» введения в организм человека и животного лекарств или других средств непосредственно в патологический очаг, в том числе и опухоль.
Оболочка I типа микрокапсул была сформирована из синтетических, не биодеградируемых полиэлектролитов. Предложено использовать полиэлектролитную микрокапсулу, состоящую из чередующихся слоев такого типа поликатиона и полианиона и содержащую внутри себя фермент, как основной элемент нового типа диагностикума (микродиагностикума) широкого, в том числе и медицинского, назначения.
Оболочка II типа микрокапсул была сформирована из биосовместимых биодеградируемых полиэлектролитов. Микрокапсулы состоящие из чередующихся слоев таких поликатионов и полианионов и содержащие внутри себя биологически-активные вещества – белки, нуклеиновые кислоты, витамины бифлавоноиды и т.д. служат микроконтейнерами, выполняя транспортную функцию, функцию переносчика, а в случае лекарственных веществ при определенных условиях обеспечивают их пролонгированному действию.
Особенность оболочек III типа микрокапсул состоит в том, что они композитны по своему составу. В них наряду с чередующимися слоями поликатиона и полианиона включены и слои наночастиц металлов или их оксидов. Проведены исследования с целью разработки технологии удаленного лазерного и СВЧ-воздействия на полиэлектролитные композитные микрокапсулы III типа, существенно изменяющие, в частности, разрушающие, их оболочки. Полученные к настоящему времени данные указывают на большие возможности использования импульсного дистанционного воздействия на полиэлектролитные микрокапсулы с помощью СВЧ-генератора и решения задач «прицельного» введения в организм человека и животного лекарств или других средств непосредственно в патологический очаг, в том числе и опухоль.
3
01.07.2006 - 31.10.2006
Разработан лабораторный технологический регламент на изготовление различных видов ПНМК.
Разработаны программы и методики (ПМ) предварительных испытаний экспериментальных технологий изготовления ПНМК.
Проведена наработка демонстрационных образцов капсулированных ферментов и микрокапсул, чувствительных к лазерному и СВЧ-излучению.
Проведены предварительные испытания экспериментальных технологий изготовления различных видов ПНМК.
Разработаны программы и методики приемочных испытаний (ПИ) экспериментальных технологий изготовления различных видов ПНМК.
Проведены приемочные испытания экспериментальных технологий изготовления различных видов ПНМК.
Разработаны программы и методики (ПМ) предварительных испытаний экспериментальных технологий изготовления ПНМК.
Проведена наработка демонстрационных образцов капсулированных ферментов и микрокапсул, чувствительных к лазерному и СВЧ-излучению.
Проведены предварительные испытания экспериментальных технологий изготовления различных видов ПНМК.
Разработаны программы и методики приемочных испытаний (ПИ) экспериментальных технологий изготовления различных видов ПНМК.
Проведены приемочные испытания экспериментальных технологий изготовления различных видов ПНМК.
Программа
Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы
Программное мероприятие
1.3 Прикладные разработки в рамках системы приоритетных направлений
Мультифункциональные фермент-содержащие микрокапсулы для анализа in-situ
профинансировано
Создание оптических биосенсорных систем на основе полиэлектролитных ферментных микрокапсул.
профинансировано
профинансировано
Изучение возможности создания газотранспортной системы организма на основе гемоглобина, инкапсулированного в полиэлектролитные нано и микрокапсулы.
профинансировано
Идентификация и структурно-функциональная характеристика новых ферментов для биотехнологии и медицины
Продолжительность работ
2010 - 2012, 31 мес.
Бюджетные средства
9 млн
Организация
ФИЦ Биотехнологии РАН
профинансировано