ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОЧАСТИЦ СЕЛЕНА, СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ КОКАМИДОПРОПИЛБЕТАИНОМ
Аннотация
Цель данной научно-исследовательской работы – оптимизация методики синтеза наночастиц селена, стабилизированных кокамидопропилбетаином. Для оптимизации методики синтеза наночастиц селена проводили многофакторный эксперимент с тремя входными параметрами и тремя уровнями варьирования. В качестве входных параметров рассматривали концентрацию селенистой кислоты, концентрацию кокамидопропилбетаина и концентрацию аскорбиновой кислоты. Выходными параметрами являются средний гидродинамический радиус частиц (rср) и ζ-потенциал.
Анализ результатов фотонно-корреляционной спектроскопии показал, что во всех образцах наблюдается мономодальное распределение по размерам. Показано, что наибольшее влияние на средний гидродинамический радиус оказывают концентрации селенистой и аскорбиновой кислот. Минимальный размер наночастиц селена (rср ≤ 20 нм) достигается при концентрации селенистой кислоты от 0,05 до 0,15 моль/л и при концентрации аскорбиновой кислоты от 0,0332 до 0,5 моль/л.
Анализ результатов акустической и электроакустической спектроскопии показал, что данным методом возможно формировать наночастицы, имеющие как положительный заряд (ζ-потенциал = + 29,71 мВ), так и отрицательный (ζ-потенциал = – 2,86 мВ). Установлено, что ζ-потенциал наночастиц селена существенно зависит от концентрации стабилизатора и концентрации селенистой кислоты. Для получения положительно заряженных наночастиц селена необходимо, чтобы концентрация селенистой кислоты не превышала 0,15 моль/л, а концентрация кокамидопропилбетаина должна быть больше 0,12 моль/л. Отрицательно заряженные наночастицы селена формируются в случае, когда концентрация селенистой кислоты превышает 0,15 моль/л, а положительно заряженные наночастицы, когда концентрация кокамидопропилбетаина не достигает 0,12 моль/л. Предложено строение мицелл для положительно заряженных и отрицательно заряженных наночастиц селена.
Литература
El-Ramady H., Faizy S.E.D., Abdalla N., Taha H., Domokos-Szabolcsy É., Fari M., Elsakhawy T., Omara A.E.D., Shalaby T., Bayoumi Y., Shehata S., Geilfus C.M., Brevik E.C. Selenium and nano-selenium biofortification for human health: Opportunities and challenges. Soil Systems. 2020. V. 4. N 3. P. 57. DOI: 10.3390/soilsystems4030057.
Kumar A., Prasad K.S. Role of nano-selenium in health and environment. J. Biotechnol. 2021. V. 325. P. 152-163. DOI: 10.1016/j.jbiotec.2020.11.004.
Molodtsov P.A., Makarov S.V., Derevenkov I.A., Makarova A.S. Influence of proteins on the interaction of sodium selenite with sulfur-containing reducing agents. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N. 4. P. 56-61. (in Russian).
Poluboyarinov P.A., Moiseeva I.Ya., Mikulyak N.I., Golubkina N.A., Kaplun, A.P. A new synthesis of cystine and selenocystine enantiomers and their derivatives. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N. 2. P. 19-29. (in Russian).
Wang H., Zhang J., Yu H. Elemental selenium at nano size possesses lower toxicity without compromising the fundamental effect on selenoenzymes: comparison with selenomethionine in mice. Free Radic. Biol. Med. 2007. V. 42. N 10. P. 1524-1533. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2007.02.013.
Peng D., Zhang J., Liu Q., Taylor E.W. Size effect of elemental selenium nanoparticles (Nano-Se) at supranutri-tional levels on selenium accumulation and glutathione S-transferase activity. J. Inorg. Biochem. 2007. V. 101. N 10. P. 1457-1463. DOI: 10.1016/j.jinorgbio.2007.06.021.
Dawood M.A., Zommara M., Eweedah N.M., Helal A.I., Aboel-Darag M.A. The potential role of nano-selenium and vitamin C on the performances of Nile tilapia (Oreo-chromis niloticus). ESPR. 2020. P. 1-10. DOI: 10.1007/s11356-020-07651-5.
Zhang J., Spallholz J.E. Toxicity of Selenium Compounds and Nano‐Selenium Particles. General, Applied and Systems Toxicology. 2009. DOI: 10.1002/9780470744307.gat243.
Surai P.F., Kochish I.I. Food for thought: nano-selenium in poultry nutrition and health. Anim. Health. Res. Rev. 2020. P. 1-5. DOI: 10.1017/S1466252320000183.
Hussein H.A.A., Darwesh O.M., Mekki B.B., El-Hallouty S.M. Evaluation of cytotoxicity, biochemical profile and yield components of groundnut plants treated with nano-selenium. Biotechnol. Rep. 2019. V. 24. P. e00377. DOI: 10.1016/j.btre.2019.e00377.
Hussein H.A.A., Darwesh O.M., Mekki B.B. Environmentally friendly nano-selenium to improve antioxidant system and growth of groundnut cultivars under sandy soil conditions. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2019. V. 18. P. 101080. DOI: 10.1016/j.bcab.2019.101080.
Yu B., Liu T., Du Y., Luo Z., Zheng W., Chen T. X-ray-responsive selenium nanoparticles for enhanced cancer chemo-radiotherapy. Colloids and Surfaces B: Biointerface. 2016. V. 139. – P. 180-189. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2015.11.063.
Chen F., Zhang X.H., Hu X.D., Liu P.D., Zhang H.Q. The effects of combined selenium nanoparticles and radiation therapy on breast cancer cells in vitro. Artif. Cells Nanomed. Biotechnol. 2018. V. 46. N 5. P. 937-948. DOI: 10.1080/21691401.2017.1347941.
Singh R., Lillard Jr J.W. Nanoparticle-based targeted drug delivery. Experimental and molecular pathology. 2009. V. 86. N 3. P. 215-223. DOI: 10.1016/j.yexmp.2008.12.004
Vekariya K.K., Kaur J., Tikoo K. ERα signaling imparts chemotherapeutic selectivity to selenium nanoparticles in breast cancer. Nanomed-Nanotechnol. 2012. V. 8. N 7. P. 1125-1132. DOI: 10.1016/j.nano.2011.12.003.
Guan B., Yan R., Li R., Zhang X. Selenium as a pleiotropic agent for medical discovery and drug delivery. Int. J. Nanomed. 2018. V. 13. P. 7473. DOI: 10.2147/IJN.S181343.
Veiseh O., Gunn J.W., Zhang M. Design and fabrication of magnetic nanoparticles for targeted drug delivery and imaging. Adv. Drug Deliv. Rev. 2010. V. 62. N 3. P. 284-304. DOI: 10.1016/j.addr.2009.11.002.
He L., Zhao J., Wang L., Liu Q., Fan Y., Li B., Yu Y.L., Chen C., Li Y.F. Using nano-selenium to combat Corona-virus Disease 2019 (COVID-19)? Nano Today. 2021. V. 36. P. 101037. DOI: 10.1016/j.nantod.2020.101037.
Hosnedlova B., Kepinska M., Skalickova S., Fernandez C., Ruttkay-Nedecky B., Peng Q., Baron M., Melcova M., Opatrilova R., Zidkova J., Bjørklund G., Sochor J., Kizek R. Nano-selenium and its nanomedicine applications: a critical review. Int. J. Nanomed. 2018. V. 13. P. 2107. DOI: 10.2147/IJN.S157541.
El-Ramady H.R., Domokos-Szabolcsy É., Abdalla N.A., Alshaal T.A., Shalaby T.A., Sztrik A., Prokisch J., Fári M. Selenium and nano-selenium in agroecosystems. Environmental Chemistry Letters. 2014. V. 12. N 4. P. 495-510. DOI: 10.1007/s10311-014-0476-0.
Makarov S.V., Molodtsov P.A., Derevenkov I.A., Naidenko E.V. Interaction of sodium selenite with sodium hy-droxymethanesulfinate and thiourea dioxide in aqueous solutions. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N. 11. P. 65-70. (in Russian).
Mirzoyeva A.A., Bakhtiyarli I.B. Electrolytic separation of selenium from lead admixtures. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2017. V. 60. N 3. P. 67-71 (in Russian).
Siddiqui, S.A., Blinov, A.V., Serov, A.V., Gvozdenko, A.A., Kravtsov, A.A., Nagdalian, A.A., Raffa V.V., Maglakelidze D.G., Blinova A.A., Kobina A.V., Golik A.B., Ibrahim, S.A. Effect of selenium nanoparticles on germination of hordéum vulgáre barley seeds. Coatings. 2021. V. 11. N 7. P. 862. DOI 10.3390/coatings11070862.
Sarkar J., Dey P., Saha S., Acharya K. Mycosynthesis of selenium nanoparticles. Micro & nano letters. 2011. V. 6. N 8. P. 599-602. DOI: 10.1049/mnl.2011.0227.
Zhang S.Y., Zhang J., Wang H.Y., Chen. H.Y. Synthesis of selenium nanoparticles in the presence of polysaccharides. Mater. Lett. 2004. V. 58. N 21. P. 2590-2594. DOI: 10.1016/j.matlet.2004.03.031.
Blinov A.V., Gvozdenko A.A., Yasnaya M.A., Golik A.B., Blinova A.A., Shevchenko I.M., Kramarenko V N. Effect of synthesis parameters on dimensional characteristics of Fe3О4 nanoparticles: neural-network research. Fiziko-himičeskie aspekty izučeniâ klasterov, nanostruktur i na-nomaterialov. 2019. V. 11. N 3. P. 298-306. (in Russian).
