Синтез и характеристика биосовместимой азид-содержащей платформы на основе наноалмазов для функционализации с помощью клик-химии

Введение. В работе представлена стратегия создания модульной наноплатформы для таргетной терапии на основе химически модифицированных наноалмазов. Рассматривается подход, позволяющий конструировать биосовместимые носители с возможностью селективной доставки терапевтических агентов.

Цель. Синтез и изучение модифицированного наноалмаза ND-PEG₄-N₃, содержащего реакционноспособную азидную группу (–N₃), для последующего использования в качестве основы таргетной терапии.

Методы и материалы. Для ковалентного присоединения лиганда использовали реакцию этерификации Штеглиха. Успешная функционализация поверхности подтверждена методами ЯМР CP/MAS, ИК-Фурье спектроскопии и РФЭС. Цитотоксичность индивидуальных наноалмазов и ND-PEG4-N3 исследована на клеточной линии HEK293.

Результаты. Наличие азидной группы обеспечивает возможность последующего селективного конъюгирования с лигандами-мишенями через реакцию азид-алкинового циклоприсоединения. Полученные данные подтверждают успешную химическую модификацию поверхности наноалмазов.

Заключение. Результаты работы подтверждают, что ND-PEG₄-N₃ является перспективной и биосовместимой основой для разработки биомедицинских материалов, обладающей необходимым функциональным потенциалом для создания систем таргетной терапии.

1. Shenderova O. A., McGuire G. E. Science and engineering of nanodiamond particle surfaces for biological applications (Review) // Biointerphases. – 2015. – Vol. 10, № 3. – 030802.

2. Paci J. T., Man H. B., Saha B. et al. Understanding the surfaces of nanodiamonds // Journal of Physical Chemistry C. American Chemical Society. – 2013. – Vol. 117, № 33. – P. 17256–17267.

3. Xu J., Chow E. K.-H. Biomedical applications of nanodiamonds: From drug-delivery to diagnostics // SLAS Technol. – 2023.

4. Dolmatov V. Y. Detonation synthesis ultradispersed diamonds: properties and applications // Russian Chemical Reviews. – 2001. – Vol. 70, № 7. – P. 607–626.

5. Holt K. B. Diamond at the nanoscale: applications of diamond nanoparticles from cellular biomarkers to quantum computing // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. – 2007. – Vol. 365, № 1861. – P. 2845–2861.

6. Chow E. K., Zhang X. Q., Chen M. et al. Nanodiamond therapeutic delivery agents mediate enhanced chemoresistant tumor treatment // Sci Transl Med. – 2011. – Vol. 3, № 73. – 73ra21.

7. Neitzel I., Mochalin V., Knoke I. et al. Mechanical properties of epoxy composites with high contents of nanodiamond // Compos Sci Technol. – 2011.– Vol. 71, № 5. – P. 710–716.

8. Qin J. X., Yang X. G., Lv C. F. et al. Nanodiamonds: Synthesis, properties, and applications in nanomedicine // Mater Des. – 2021. – Vol. 210. – P. 110091.

9. Hens S. C., Cunningham G., Tyler T. et al. Nanodiamond bioconjugate probes and their collection by electrophoresis // Diam Relat Mater. – 2008. – Vol. 17, № 11. – P. 1858–1866.

10. Xu D., Liu M., Zhang Q. et al. Preparation of water dispersible and biocompatible nanodiamond-poly(amino acid) composites through the ring-opening polymerization // Materials Science and Engineering: C. – 2018. – Vol. 91. – P. 496–501.

11. Jung H. S., Neuman K. C. Surface Modification of Fluorescent Nanodiamonds for Biological Applications // Nanomaterials. – 2021. – Vol. 11, № 1. – P. 153.

12. Zhao L., Xu Y. H., Akasaka T. et al. Polyglycerol-coated nanodiamond as a macrophage-evading platform for selective drug delivery in cancer cells // Biomaterials. – 2014. – Vol. 35, № 20. – P. 5393–5406.

13. Berdichevskiy G. M., Vasina L. V., Ageev S. V. et al. A comprehensive study of biocompatibility of detonation nanodiamonds // J Mol Liq. – 2021. – Vol. 332. – 115763.

14. Panich A. M. Nuclear magnetic resonance studies of nanodiamond surface modification // Diam Relat Mater. – 2017. – Vol. 79. – P. 21–31.

15. Petit T., Puskar L. FTIR spectroscopy of nanodiamonds: Methods and interpretation // Diam Relat Mater. – 2018. – Vol. 89. – P. 52–66.