Encapsulation of A, B/C and P riboflavin into calcium-alginate particles for controlled release and antibacterial applications

Krikunova P.V.; Tolordava E.R.; Burmistrova D.A.; Bukreeva T.V.; Khaydukov E.V.; Pallaeva T.N.

doi:https://doi.org/10.17116/molgen20254304119

Крикунова П.В.

ФГБУ Отделение «Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова» Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

ORCID: 0000-0003-2104-9287

Толордава Э.Р.

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи»

ORCID: 0000-0002-9920-2432

Бурмистрова Д.А.

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи»

ORCID: 0000-0002-3389-697X

Букреева Т.В.

ORCID: 0000-0001-7800-1490

Хайдуков Е.В.

ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева»;
ФГБНУ «Научно-клинический центр №3 Российский научный центр хирургии им. Б.В. Петровского»

ORCID: 0000-0002-3900-2949

Паллаева Т.Н.

ORCID: 0000-0003-4076-5078

Инкапсулирование A, B/C и P рибофлавина в кальций-альгинатные частицы для контролируемого высвобождения и антибактериального применения

Авторы:

Крикунова П.В., Толордава Э.Р., Бурмистрова Д.А., Букреева Т.В., Хайдуков Е.В., Паллаева Т.Н.

Подробнее об авторах

Журнал: Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2025;43(4): 19‑25

DOI: 10.17116/molgen20254304119

Прочитано: 340 раз

Связаться с автором

Оглавление

Как цитировать:

Крикунова П.В., Толордава Э.Р., Бурмистрова Д.А., Букреева Т.В., Хайдуков Е.В., Паллаева Т.Н. Инкапсулирование A, B/C и P рибофлавина в кальций-альгинатные частицы для контролируемого высвобождения и антибактериального применения. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2025;43(4):19‑25.
Krikunova PV, Tolordava ER, Burmistrova DA, Bukreeva TV, Khaydukov EV, Pallaeva TN. Encapsulation of A, B/C and P riboflavin into calcium-alginate particles for controlled release and antibacterial applications. Molecular Genetics, Microbiology and Virology. 2025;43(4):19‑25. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/molgen20254304119

Подписка 2026 Молекулярная генетика, микробиология и вирусология (Molecular Genetics, Microbiology and Virology)

Использование инфографики авторами научных работ

Рекомендуем статьи по данной теме:

Когнитивные нарушения после обширных хирургических операций. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. Спецвыпуски. 2025;(4-2):74-80

Результаты наблюдательной программы ЦИТОТРЕК (применение препарата ЦИТОфлавин Таблетки) у пациентов с головными болями напРяжения на фоне астЕнического синдрома с учетом Коморбидности. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2025;(10):104-112

Резюме / Abstract:

ЦЕЛЬ

Исследовать возможность инкапсулирования гидрофильных B/C и P форм рибофлавина в кальций-альгинатные частицы, изучить высвобождение рибофлавина из частиц и его антибактериальные свойства.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Альгинатные частицы получены методом сшивки альгината натрия ионами кальция и загружены in situ B/C и P типами рибофлавина. Для оценки антибактериальной активности использовали эталонные штаммы бактерий Pseudomonas aeruginosa.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Две полиморфные модификации и солевая форма рибофлавина (типы A, B/C и P) успешно инкапсулированы в кальций-альгинатные частицы размером около 600 мкм. Методами оптической и электронной микроскопии показано, что типы A и B/C сохраняют форму кристаллов и кристаллических срастаний, а рибофлавин типа P равномерно распределен в матрице геля. Рентгенофазовый анализ подтвердил сохранение кристаллической формы рибофлавина типа A, но показал, что при инкапсулировании кристаллические сростки типа B/C аморфизуются. Продемонстрировано, что альгинатные частицы, содержащие рибофлавин типа B/C, характеризуются пролонгированным выходом активного вещества в деионизованную воду, а для типа P равновесная концентрация достигается уже через 30 мин. Установлено, что частицы, загруженные типами B/C и P проявляют выраженную антибактериальную активность в отношении грамотрицательных бактерий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Инкапсулирование рибофлавина типов B/C и P в альгинатные частицы позволяет сохранить антибактериальную активность вещества и обеспечить его контролируемое высвобождение.

Ключевые слова / Keywords:

рибофлавин

инкапсулирование

альгинат натрия

кальций-альгинатные частицы

пролонгированное высвобождение

антибактериальная активность

Авторы / Authors:

Крикунова П.В.

ORCID: 0000-0003-2104-9287

Толордава Э.Р.

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи»

ORCID: 0000-0002-9920-2432

Бурмистрова Д.А.

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи»

ORCID: 0000-0002-3389-697X

Букреева Т.В.

ORCID: 0000-0001-7800-1490

Хайдуков Е.В.

ORCID: 0000-0002-3900-2949

Паллаева Т.Н.

ORCID: 0000-0003-4076-5078

Дата поступления:

05.05.2025

Дата принятия в печать:

17.06.2025

Закрыть метаданные

Литература / References:

Thakur K, Tomar SK, Singh AK, Mandal S, Arora S. Riboflavin and health: A review of recent human research. Crit Rev Food Sci Nutr. 2017; 57(17):3650-3660. https://doi.org/10.1080/10408398.2016.1145104
Saedisomeolia A, Ashoori M. Riboflavin in human health: a review of current evidences. Adv Food Nutr Res. 2018;83:57-81. https://doi.org/10.1016/bs.afnr.2017.11.002
Barile M, Giancaspero TA, Leone P, Galluccio M, Indiveri C. Riboflavin transport and metabolism in humans. J Inherit Metab Dis. 2016;39:545-557. https://doi.org/10.1007/s10545-016-9950-0
Hennig B, Ormsbee L, Bachas L, Silverstone A, et al. Introductory comments: nutrition, environmental toxins and implications in prevention and intervention of human diseases. J Nutr Biochem. 2007;18(3):161-162. https://doi.org/10.1016/j.jnutbio.2006.12.004
Rivlin RS. Riboflavin. Boston: Springer US; 1975. https://doi.org/10.1007/978-1-4613-4419-3
LeBlanc JG, Milani C, de Giori GS, Sesma F, van Sinderen D, Ventura M. Bacteria as vitamin suppliers to their host: a gut microbiota perspective. Curr Opin Biotechnol. 2013;24(2):160-168. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2012.08.005
Krikunova PV, Tolordava ER, Arkharova NA, et al. Riboflavin crystals with extremely high water solubility. ACS Appl Mater Interfaces. 2024;16(5):5504-5512. https://doi.org/10.1021/acsami.3c15853
Zondag E, Posthuma J, Berends W. On the mechanism of a photodynamic reaction. Biochim Biophys Acta. 1960;39:178-180. https://doi.org/10.1016/0006-3002(60)90145-1
Huang R, Choe E, Min DB. Kinetics for singlet oxygen formation by riboflavin photosensitization and the reaction between riboflavin and singlet oxygen. J Food Sci. 2004;69(9):C726-C732. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2004.tb09924.x
Borodina TN, Tolordava ER, Nikolaeva ME, et al. Antimicrobial photodynamic activity of hydrophilic riboflavin derivatives. Mol Gen Microbiol Virol. 2021;36:176-180. https://doi.org/10.3103/S0891416821040042
Khaydukov EV, Mironova KE, Semchishen VA, et al. Riboflavin photoactivation by upconversion nanoparticles for cancer treatment. Sci Rep. 2016;6:35103. https://doi.org/10.1038/srep35103
Majumder R, Banerjee S, Paul S, et al. Riboflavin-induced DNA damage and anticancer activity in breast cancer cells under visible light: a TD-DFT and in vitro study. J Chem Inf Model. 2024;64(14):5580-5589. https://doi.org/10.1021/acs.jcim.4c01104
Leong J-Y, Lam W-H, Ho K-W, et al. Advances in fabricating spherical alginate hydrogels with controlled particle designs by ionotropic gelation as encapsulation systems. Particuology. 2016;24:44-60. https://doi.org/10.1016/j.partic.2015.09.004
Lee B-J, Min G-H, Cui J-H. Correlation of drug solubility with trapping efficiency and release characteristics of alginate beads. Pharm Pharmacol Commun. 1999;5:85-89.
Danarto YC, Rochmadi, Budhijanto. Microencapsulation of riboflavin (vitamin B2) using alginate and chitosan: effect of alginate and chitosan concentration upon encapsulation efficiency. IOP Conf Ser: Mater Sci Eng. 2020;858:012030. https://doi.org/10.1088/1757-899X/858/1/012030
Anjari HM, Sarjono IJ, Danarto YC. Studies of encapsulation efficiency and swelling behavior of riboflavin encapsulated by alginate and chitosan. J Phys: Conf Ser. 2022;2344:012009. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2344/1/012009
Dalal SR, Hussein MH, El-Naggar NE-A, Mostafa SI, Shaban-Dessuuki SA. Characterization of alginate extracted from Sargassum latifolium and its use in Chlorella vulgaris growth promotion and riboflavin drug delivery. Sci Rep. 2021;11:16741. https://doi.org/10.1038/s41598-021-96202-0
Abd El-Ghaffar MA, Hashem MS, El-Awady MK, Rabie AM. pH-sensitive sodium alginate hydrogels for riboflavin controlled release. Carbohydr Polym. 2012;89:667-675. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2012.03.074
Mohnicke M. On the control of riboflavin (vitamin B2) crystal structures. Germany: Shaker Verlag GmbH. 2007.
Hammoudi N, Ziani Cherif H, Borsali F, Menmansour K, Meghezzi A. Preparation of active antimicrobial and antifungal alginate-montmorillonite/lemon essential oil nanocomposite films. Mater Technol. 2020; 35:383-394. https://doi.org/10.1080/10667857.2019.1685292
Østberg T, Lund EM, Graffner C. Calcium alginate matrices for oral multiple unit administration: IV. Release characteristics in different media. Int J Pharm. 1994;112:241-248. https://doi.org/10.1016/0378-5173(94)90360-3