Функционализация оксида графена как способ получения биосовместимых материалов и систем адресной доставки лекарств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Агеев Сергей Вадимович

• Агеев Сергей Вадимович
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Агеев Сергей Вадимович

Список условных сокращений

Введение

Актуальность работы

Цель и задачи работы

Научная новизна и практическая значимость

Достоверность и апробация результатов исследования

Список публикаций

Список конференций

Личный вклад автора

Структура диссертации

Основные научные результаты

Положения, выносимые на защиту

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Материалы на основе графена

1.2. Методы функционализации материалов на основе графена

1.2.1. Функционализация органическими веществами

1.2.2. Функционализация неорганическими веществами

1.2.3. Функционализация высокомолекулярными соединениями

1.3. Конъюгаты на основе графена в биомедицине

1.3.1. Применение материалов на основе графена для доставки генов

1.3.2. Применение материалов на основе графена в тканевой инженерии

1.3.3. Применение материалов на основе графена для создания антимикробных средств . 34 Глава 2. Экспериментальная часть

2.1. Реактивы

2.2. Синтез материалов на основе графена

2.3. Идентификация материалов

2.4. Методы изучения биосовместимости и биологической активности

2.4.1. Гемосовместимость

2.4.1.1. Спонтанный гемолиз

2.4.1.2. Агрегация тромбоцитов

2.4.1.3. Связывание с ЧСА

2.4.1.4. Эстеразная активность

2.4.2. Антиоксидантная активность

2.4.2.1. Антирадикальная активность

2.4.2.2. Захват NO

2.4.2.3. Фотовыцветание Радахлорина

2.4.2.4. Фотоиндуцированный гемолиз

2.4.3. Взаимодействие с ДНК

2.4.3.1. Генотоксичность

2.4.3.2. Связывание с ДНК

2.4.4. Изучение биологической активности GO и конъюгатов на его основе in vitro

2.4.4.1. Метаболическая активность клеток (MTT-тест)

2.4.4.2. Клеточная пролиферация

2.4.5. Эндоцитоз

2.5. Кинетика адсорбции и высвобождения цитостатических препаратов

2.6. Фототермическая активность

2.7. Молекулярно-динамическое моделирование

2.8. Статистический анализ

Глава 3. Результаты и их обсуждение

3.1. Разработка подходов к синтезу высокоокисленного GO как способ повышения биосовместимости

3.1.1. Идентификация GO

3.1.2. Молекулярно-динамическое моделирование GO в водной дисперсии

3.1.3. Изучение биосовместимости и биологической активности GO

3.1.3.1. Гемосовместимость

3.1.3.2. Антирадикальная активность

3.1.3.3. Взаимодействие с ДНК

3.1.3.4. Цитотоксичность

3.2. Ковалентная функционализация GO биологическими активными молекулами как способ повышения биосовместимости и биологической активности на примере конъюгации с глицином

3.2.1. Идентификация конъюгата GO-Gly

3.2.2. Исследование биосовместимости и биологической активности GO-Gly

3.2.2.1. Гемосовместимость

3.2.2.2. Антирадикальная активность

3.2.2.3. Взаимодействие с ДНК

3.2.2.4. Цитотоксичность

3.3. Ковалентная конъюгация GO с цитостатическим препаратом из класса азиридин-1,3,5-триазинов

3.3.1. Идентификация конъюгата ОО-Тге

3.3.2. Исследование биосовместимости и биологической активности ОО-Тге

3.3.2.1. Гемосовместимость

3.3.2.2. Взаимодействие с ДНК

3.3.2.3. Цитотоксичность

3.4. Изучение конъюгата ОО-БА-Су! для адресной доставки лекарств

3.4.1. Идентификация ОО-БА-Су!

3.4.2. Изучение биосовместимости и биологической активности ОО-БА-Су!

3.4.2.1. Гемосовместимость

3.4.2.2. Взаимодействие с ЧСА

3.4.2.3. Взаимодействие с ДНК

3.4.2.4. Цитотоксичность

3.4.3. Адсорбция и высвобождение Су!

3.5. Изучение конъюгата ОО-БА-Тге для адресной доставки лекарств

3.5.1. Идентификация ОО-БА-Тге

3.5.2. Изучение биосовместимости и биологической активности ОО-БА-Тге

3.5.2.1. Гемосовместимость

3.5.2.2. Взаимодействие с ЧСА

3.5.2.3. Взаимодействие с ДНК

3.5.2.4. Цитотоксичность

3.5.3. Адсорбция и высвобождение Тге

3.5.4. Использование конъюгата ОО-БА-Тге для одновременного химиотерапевтического и фототермического воздействия

Выводы

Благодарности

Приложение А

Список литературы

Список условных сокращений

ADR — адриамицин

AgNP — серебряные наночастицы

AuNP — золотые наночастицы

BSA — бычий сывороточный альбумин

CA — хлорогеновая кислота

CAIX — карбоангидраза, изоформа IX

CPT — цисплатин

Cyt — цитарабин

DCC — Ж,Л"-дициклогексилкарбодиимид

DIPEA — #-(пропан-2-ил)-#-этилпропан-2-амин

DMAP — #,#-диметилпиридин-4-амин

DOX — доксорубицин

FA — фолиевая кислота

FAM — флуоресцеин

FBS — эмбриональная телячья сыворотка

GFP — зелёный флуоресцентный белок

Gly — глицин

GO — оксид графена

GQD — графеновые квантовые точки

HER2 — рецептор эпидермального фактора роста

LHRH — рецептор лютеинизирующего-рилизинг гормона

MTT — бромид 2-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-3,5-дифенил-2#-тетразол-3-ия

MTX — метотрексат

NIR — ближняя инфракрасная область

NPA — и-нитрофенилацетат

PBS — фосфатно-буферный солевой раствор

PCA — протокатеховая кислота

PEG — полиэтиленгликоль

PEI — полиэтиленимин

PRP — богатая тромбоцитами плазма

PtNP — платиновые наночастицы

PVP — поливинилпирролидон

rGO — восстановленный оксид графена

SiNP — кремниевые наночастицы

Tat — трансактиватор транскрипции TPT — топотекан

Trz — алкилирующий агент на основе азиридин-1,3,5-триазина ([5-[[4,6-ди(азиридин-1-ил)-1,3,5-

триазин-2-ил]амино]-2,2-диметил-1,3-диоксан-5-ил]метанол)

АДФ — аденозиндифосфат

АТФ — аденозинтрифосфат

АФК — активные формы кислорода

ВРЭМ —электронная микроскопия высокого разрешения

ДМСО — диметилсульфоксид

ДМФА — диметилформамид

ДФПГ — 2,2-дифенил-1-(2,4,6-тринитрофенил)гидразин-1-ил

кшРНК — короткие РНК, образующие шпильки

МСК — мезенхимальные стволовые клетки

НСК — нейрональные стволовые клетки

ПЭМ — просвечивающая электронная микроскопия

РФЭС — рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

СЭМ — сканирующая электронная микроскопия

ЧСА — человеческий сывороточный альбумин

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Функционализация оксида графена как способ получения биосовместимых материалов и систем адресной доставки лекарств»

Актуальность работы

Анализ публикаций последних лет показывает, что интерес к изучению материалов на основе графена остаётся высоким. Это обусловлено их уникальной структурой и физико-химическими свойствами, а также широким спектром возможностей их практического применения в различных областях, включая медицину (для создания систем адресной доставки лекарств, биоимиджинга, тканевой инженерии, биосенсоров и новых материалов с антибактериальными и противовирусными свойствами) [1-3].

Известно, что одной из основных проблем использования наноматериалов в медицине является то, что их свойства определяются не только химическим составом, но и многообразием поверхностных характеристик и морфологии, что обуславливает сложность их стандартизации. Детальный анализ литературных данных позволяет выявить следующие проблемы в области исследования материалов на основе графена: (7) отсутствие комплексных данных по идентификации синтезированных наноматериалов; (2) плохая воспроизводимость синтезов материалов на основе графена; (3) низкая агрегативная устойчивость водных дисперсий материалов на основе графена; (4) отсутствие данных о метаболической стабильности и метаболических превращениях, механизмах действия, сигнальных путях, фармако- и токсикокинетике материалов на основе графена.

Согласно отчёту Всемирной организации здравоохранения, онкологические заболевания являются одной из основных причин смертности в мире, вызывая гибель более 10 миллионов человек, что составляет примерно одну шестую часть всех случаев смерти [4]. Помимо разработки новых противоопухолевых препаратов, систем адресной доставки, тераностиков, отдельное внимание уделяется таким физико-химическим воздействиям как фототермическая терапия (ФТТ), фотодинамическая терапия (ФДТ), фотоакустическая терапия (ФАТ), позволяющим значительно повысить эффективность химиотерапии [5,6]. В последние годы ФТТ стала многообещающей альтернативой или дополнением к традиционным методам лечения онкологических заболеваний благодаря минимальной инвазивности, короткому времени восстановления и низкому уровню осложнений. ФТТ включает использование фототермических агентов для индукции локальной гипертермии путём преобразования оптической энергии в тепловую, что приводит к повреждению опухолевых клеток. Интеграция химиотерапии и ФТТ в одну систему может быть эффективным подходом к лечению опухолей [7]. Цель и задачи работы

Цель работы — разработка стратегии синтеза новых биосовместимых материалов на основе оксида графена (ОО) для применения в медицине.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Разработка подходов к синтезу высокоокисленного ОО для получения биосовместимых наноматериалов, характеризующихся повышенной сорбционной ёмкостью по отношению к лекарственным препаратам.

2. Проведение ковалентной функционализации ОО биологически активными молекулами для получения наноматериалов с высокой биосовместимостью и биологической активностью.

3. Создание систем адресной доставки лекарств на основе GO, сочетающих химиотерапевтическое и фототермическое действие.

4. Идентификация полученных наноматериалов с использованием 13С ЯМР-спектроскопии, ИК-, УФ-спектроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния света, рентгенофазового анализа, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС), термогравиметрии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии.

5. Физико-химическое изучение систем, содержащих ОО и материалы на его основе, включая изучение размеров частиц, ^-потенциалов, кинетики адсорбции и высвобождения цитостатических препаратов.

6. Изучение биосовместимости и биологической активности ОО и конъюгатов на его основе т vitro, включая исследование гемосовместимости, антирадикальной активности, цито- и генотоксичности, а также механизмов эндоцитоза.

Научная новизна и практическая значимость

1. Разработаны методы синтеза биосовместимых материалов на основе GO, имеющие потенциал применения в медицине, а именно высокоокисленного ОО (содержание функциональных групп составляет 85 %), конъюгатов ОО с аминокислотами и цитостатическими агентами, а также систем для адресной доставки цитостатических препаратов.

2. Разработан универсальный подход к получению наноплатформ на основе GO, позволяющий за счёт их дальнейшей модификации создавать тераностики, системы адресной доставки лекарств и биовизуализации.

3. Установлено, что синтезированные наноматериалы обладают высокой гемосовместимостью, избирательной цито- и генотоксичностью, могут связываться с транспортными белками крови и поступают в клетки за счёт пиноцитоза и динамин-зависимого эндоцитоза.

4. Синтезированные конъюгаты в моделях со стабильным радикалом ДФПГ (2,2-дифенил-1-(2,4,6-тринитрофенил)гидразин-1-ил) проявляют антирадикальную активность, сопоставимую с Ь-аскорбиновой кислотой.

5. Показана мультифункциональность систем для адресной доставки лекарств на основе GO, а именно их селективность химиотерапевтического действия, а также значительное (до 30 %) повышение цитостатического действия за счёт реализации фототермического эффекта.

Достоверность и апробация результатов исследования

Результаты были опубликованы в шести статьях в рецензируемых научных журналах, индексируемых в базах данных eLIBRARY, Scopus и Web of Science, и представлены на международных и всероссийских научных конференциях. Список публикаций

1. K. N. Semenov, O. S. Shemchuk, O. V. Mikolaichuk, I. V. Murin, G. O. Iurev, S. V. Ageev, T. G. Grishacheva, A. M. Rumyantsev, P. A. Andoskin, D. N. Maistrenko, O. E. Molchanov, V. V. Sharoyko. Covalent conjugate based on graphene oxide and alkylating agent belonging to 1,3,5-triazine class as promising agent for anticancer chemo- and phototherapy // Journal of Molecular Structure. 2025, V. 1326, No. 141046 (Q2, ИФ 4,0).

2. S. V. Ageev, K. N. Semenov, O. S. Shemchuk, G. O. Iurev, P. A. Andoskin, A. M. Rumiantsev, E. V. Sambuk, P. K. Kozhukhov, D. N. Maistrenko, O. E. Molchanov, I. V. Murin, A. S. Mazur, V. V. Sharoyko. Synthesis, biocompatibility and biological activity of a graphene oxide-folic acid conjugate for cytarabine delivery // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2024, V. 697, No. 134360 (Q1, ИФ 4,9).

3. K. N. Semenov, S. V. Ageev, O. S. Shemchuk, G. O. Iurev, A. O. E. Abdelhalim, I. V. Murin, P. K. Kozhukhov, A. V. Penkova, D. N. Maystrenko, O. E. Molchanov, V. V. Sharoyko. Biomedical applications of graphene-based nanomaterials in gene delivery, tissue engineering, biosensing and for the development antibacterial agents // Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2024, V. 15 (6), P. 921-935 (Q3, ИФ 0,9).

4. V. V. Sharoyko, O. S. Shemchuk, A. A. Meshcheriakov, P. A. Andoskin, S. V. Ageev, A. V. Petrov, A. M. Rumiantsev, E. V. Sambuk, I. V. Murin, D. N. Maistrenko, O. E. Molchanov, K. N. Semenov. Synthesis, characterization and biocompatibility of glycine modified graphene oxide // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. 2023, V. 32(3), P. 288-299 (Q2, ИФ 2,1).

5. К. Н. Семёнов, С. В. Агеев, Г. О. Юрьев, О. Е. Молчанов, Д. М. Майстренко, Е. В. Самбук, А. М. Румянцев, И. В. Мурин, В. В. Шаройко. Функционализация оксида графена как способ увеличения биосовместимости // Учёные записки Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И. П. Павлова. 2023, Т. 30, № 3, С. 48-57.

6. A. O. E. Abdelhalim, V. V. Sharoyko, S. V. Ageev, V. S. Farafonov, D. A. Nerukh, V. N. Postnov, A. V. Petrov, K. N. Semenov. Graphene oxide of extra high oxidation: a wafer for loading guest molecules // The Journal of Physical Chemistry Letters. 2021. V. 12(41). P. 10015-10024 (Q1, ИФ 4,9). Список конференций

Актуальные проблемы биомедицины (25, 26 марта 2021; 30, 31 марта 2023; 21, 22 марта 2024, г. Санкт-Петербург); Школа-семинар «Механика, химия и новые материалы» (12 октября

2022; 25, 26 сентября 2023, г. Санкт-Петербург); Научно-практическая конференция с международным участием «Грановские чтения — 2023. Нанотехнологии в онкологии: фундаментальные и клинические аспекты» (21, 22 апреля 2023, г. Санкт-Петербург); IX Международный молодёжный медицинский конгресс (7-9 декабря 2022, г. Санкт-Петербург). Личный вклад автора

Анализ литературных данных, синтез, идентификация ОО и конъюгатов на его основе, изучение биосовместимости и биологической активности полученных наноматериалов, обсуждение результатов экспериментов и подготовка научных публикаций по материалам диссертации. Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения и приложения; в первой главе представлен обзор литературы, во второй главе описаны методы синтеза, идентификации и изучения биологической активности и биосовместимости конъюгатов, в третьей главе обсуждаются полученные результаты. Диссертация изложена на 161 странице машинописного текста, содержит 116 рисунков, 26 таблиц и 304 ссылки. Основные научные результаты

1. Был синтезирован ОО с высоким содержанием кислородсодержащих функциональных групп (85 %). Методом молекулярно-динамического моделирования показано увеличение межплоскостного расстояния в ОО по сравнению с немодифицированным графеном. См. публикацию [207] из списка литературы диссертационной работы (личный вклад составляет не менее 80 %).

2. Установлено, что функционализация ОО глицином приводит к увеличению биосовместимости, включая гемосовместимость, снижение цито- и генотоксичности. См. публикации [71] и [182] из списка литературы диссертационной работы (личный вклад составляет не менее 80 %).

3. Показано, что ковалентная функционализация ОО цитостатическим препаратом из класса азиридин-1,3,5-триазинов приводит к клеточно-специфической цитотоксичности. При этом совместное действие фототермо- и химиотерапии приводит к ещё более выраженному эффекту т vitro. См. публикацию [183] из списка литературы диссертационной работы (личный вклад составляет не менее 80 %).

4. Установлено, что синтезированный конъюгат на основе ОО и фолиевой кислоты для адресной доставки цитарабина является гемосовместимым, проявляет антирадикальную активность и цитотоксичность по отношению к опухолевым клеточным линиям .Гигка! и НЬ60. См. публикацию [184] из списка литературы диссертационной работы (личный вклад составляет не менее 80 %).

5. Была показана мультифункциональность систем для адресной доставки лекарств на основе GO. См. публикацию [8] из списка литературы диссертационной работы (личный вклад составляет не менее 80 %).

Положения, выносимые на защиту

1. Экспериментальные подходы к получению высокоокисленного GO, ковалентных конъюгатов на основе ОО с аминокислотами и цитостатическими препаратами, а также конъюгатов ОО-вектор для адресной доставки-цитостатический препарат. Разработанные универсальные подходы лежат в основе методологии создания материалов биомедицинского назначения, а именно систем адресной доставки лекарств.

2. Экспериментальные данные по физико-химическому изучению систем, содержащих ОО и конъюгаты на его основе, включая изучение водных дисперсий, кинетики адсорбции и высвобождения цитостатических препаратов. Совокупность представленных данных лежит в основе общего понимания механизмов действия, биораспределения, фармакокинетики, фармакодинамики и метаболической стабильности наноматериалов.

3. Результаты характеризации наночастиц ОО и конъюгатов на его основе с использованием комплекса современных физико-химических методов анализа, позволяющие создать критерии поиска материалов биомедицинского назначения с участием ОО и априори предложить маршрут для их синтеза.

4. Экспериментальные данные по комплексному изучению биосовместимости и биологической активности т vitro ОО и конъюгатов на его основе, демонстрирующие перспективы практического использования синтезированных материалов в биомедицине.

Глава 1. Обзор литературы 1.1. Материалы на основе графена

Материалы на основе графена включают GO, rGO и GQD (Рис. 1) [8].

Графен

Оксид графена (GO)

Восстановленный оксид графена (rGO)

Графеновые квантовые точки (GQDs)

Рис. 1. Графен и материалы на его основе.

Благодаря своей структуре и уникальным физико-химическим свойствам графен и материалы на его основе имеют перспективы применения в различных областях науки и техники, а именно для создания материалов для энергетики (топливные элементы [9,10], батареи [11,12], солнечные панели [13,14]), сенсоров [15], электроники [16,17], материалов для дезинфекции и опреснения воды [18,19]. Одной из самых перспективных областей применения материалов на основе графена является биомедицина, а именно: тканевая инженерия [20], биовизуализация [21,22], создание биосенсоров [23-25], противовирусных [26,27], антибактериальных [28-31], противогрибковых препаратов [32,33], доставка биологически активных молекул: лекарств [3436], ферментов [37,38], белков [39-41], генов [42-44], РНК [45,46] и ДНК [47,48]. На Рис. 2 представлено распределение публикаций по вышеупомянутым областям, представленных в наукометрической базе данных Web of Science.

O

O

Батареи

Топливные элементы

Доставка лекарств

Доставка генов

Тканевая инженерия

Фототермические агенты

Диагностика

Солнечные батареи

Сверхпроводники

Противогрибковые средства Противовирусные средства

Антибактериальные средства Биоимиджинг

Противораковые средства Биосенсоры

Рис. 2. Распределение публикаций в области использования материалов на основе графена согласно наукометрической базе данных Web of Science.

Графен состоит из двумерных слоёв, содержащих гексагональные элементы из атомов углерода в состоянии ^-гибридизации. Однослойный графен был получен в 2004 году сэром А. К. Геймом и сэром К. С. Новосёловым [49]. Графен может быть получен в виде однослойных или многослойных частиц, в зависимости от метода синтеза [50,51]. В настоящее время для получения графена используют следующие методы: химическое осаждение из газовой фазы [5258], электрохимическую эксфолиацию [59-61], механохимическую эксфолиацию [62], химическое и термическое восстановление GO (синтез rGO) [63-65].

GO является одним из наиболее изученных материалов на основе графена и содержит различные кислородсодержащие группы на поверхности, включая карбонильные, лактольные, карбоксильные на краях слоёв GO, а также эпоксидные и гидроксильные группы на базальной плоскости (Рис. 3) [66-68].

OH O

COOH O-

HOOC

HO

HOOC

OH

O

Рис. 3. Структура GO.

Впервые GO был получен в 1859 году Б. Броди в процессе окисления графита с использованием смеси хлората калия и концентрированной азотной кислоты [69]. Однако более эффективный метод был разработан У. Хаммерсом и Р. Оффеманом в 1957 году с использованием смеси нитрата натрия, серной кислоты и перманганата калия [70]. Дальнейшая функционализация материалов на основе графена может быть выполнена с использованием молекул различной природы и функциональных групп, расположенных на поверхности GO, включая атомы углерода в состоянии ¿р2-гибридизации. На Рис. 4 показано, что поверхность ОО может быть функционализирована с использованием реакций амидирования, этерификации, 1,3-диполярного циклоприсоединения, галогенирования, а также за счёт образования водородных связей, п-п-стэкинговых и гидрофобных взаимодействий.

Рис. 4. Схема, демонстрирующая различные типы реакций, которые могут быть использованы для функционализации поверхности ОО [71].

ЮО является производным GO, в котором почти все кислородсодержащие группы восстановлены при помощи таких восстановителей, как гидразингидрат или биомолекулы [72]. В качестве примера на Рис. 5 представлена схема получения ЮО из GO с использованием ь-цистеина [72]. Анализ литературы показывает, что гОО также может эффективно использоваться в качестве биомедицине, а также в катализе [73].

соого он соон

ноос**'

но**

соон

ь-цистеин, ^он

перемешивание при 25 °С, 72 ч

но^'

сн2он

гсо

Рис. 5. Восстановление GO до ЮО с использованием ь-цистеина [72].

со

Графеновые квантовые точки (GQD) представляют собой небольшие квазисферические наночастицы на основе графена, обычно размером менее 100 нм. Их можно использовать для биовизуализации, доставки лекарств, а также для создания сенсоров [74]. В литературе описаны методы получения GQD: «сверху вниз» и «снизу вверх» (Рис. 6) [75-77].

Рис. 6. Подходы к синтезу GQD: подход «сверху вниз» из углеродных наночастиц большего размера и «снизу вверх» из малых молекул или полимеров. 1.2. Методы функционализации материалов на основе графена 1.2.1. Функционализация органическими веществами

Материалы на основе графена могут быть ковалентно или нековалентно функционализированы органическими молекулами с использованием реакций амидирования, этерификации и галогенирования [78-81]. Например, Хоссейн и соавт. провели ковалентную иммобилизацию ЛиКР на поверхности графена, модифицированного тиоэтильными группами (СТ). Группы -8Н СТ были обработаны НЛиСк с последующим восстановлением ШВЫ [82]. Таким образом, Ли ковалентно присоединялось к графену через связь 8-Ли. Затем иммобилизованные ЛиКР были модифицированы такими серосодержащими молекулами, как гександитиол (Н8С6Н128Н). Полученная наноконструкция может быть использована для загрузки различных серосодержащих биомолекул через образование связи Ли-8 (Рис. 7).

Рис. 7. Схема реакции восстановления ионов тиоэтилдиазония (Н8-С2ШММ+) на поверхности графена с последующей ковалентной иммобилизацией АиКР [82].

Косынкин и соавт. [83] использовали высокоактивный свободный радикал, получаемый при нагревании соли диазония, для модификации графена нитрофенильными остатками. Измерение проводимости графенового листа во время химической функционализации солями диазония приводит к значительному снижению проводимости из-за нарушения ароматической системы путём перехода атомов углерода в ¿р3-гибридизованное состояние [83].

Помимо свободных радикалов, диенофилы также реагируют с ¿р2-гибридизованными атомами углеродами графена. Азометин-илид, участвующий в реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения, является одним из наиболее распространённых диенофилов, которые успешно применяются при функционализации углеродных наноструктур [81]. Георгакила и соавт. [84] модифицировали листы графена фенильными группами с помощью пирролидиновых колец, которые были присоединены перпендикулярно поверхности графена путём добавления прекурсоров азометин-илида. Азометин-илид был образован путём конденсации 3,4-дигидроксибензальдегида и саркозина. Гидроксильные группы, которыми был модифицирован графен, увеличивают его диспергируемость в полярных растворителях, таких как этанол и диметилформамид (ДМФА). Значительное увеличение отношения /в / /о в спектре комбинационного рассеяния света и уширение пика после проведения модификации указывает

на то, что функционализация приводит к значительному увеличению .$р3-гибридизованных атомов углерода [84].

1.2.2. Функционализация неорганическими веществами

Поверхность графена можно функционализировать неорганическими молекулами, включая наночастицы металлов и оксидов металлов. Донг и соавт. продемонстрировали возможность протекания реакции между ОО и БеСЬ [85]. На краях листов ОО образовывались координационные связи между Бе3+ и гидроксильными группами ОО (Рис. 8).

Рис. 8. Схема образования комплексов ОО с ионами трёхвалентного железа [85].

Анализ литературы показывает, что наноматериалы на основе графена были нековалентно функционализированы металлическими наночастицами для дальнейшего создания биосенсоров и антибактериальных агентов, например, серебряными наночастицами (А§ЫР) [19,86-93], золотыми наночастицами (АиЫР) [94-101] и платиновыми наночастицами (Р1ЫР) [102-107]. Кроме того, нековалентная функционализация графеновых наноматериалов наночастицами оксидов металлов (2иО [108-111], СиО [112,113]) позволяет получать антимикробные агенты и сенсоры для обнаружения одноцепочечной РНК. В то же время ковалентная и нековалентная функционализация наноматериалов на основе графена магнитными наночастицами Бе3О4 позволяет получать наноматериалы для доставки лекарств и диагностики онкологических заболеваний [114-119].

1.2.3. Функционализация высокомолекулярными соединениями

Графен и ОО могут быть функционализированы различными полимерами посредством ковалентных [120] и нековалентных взаимодействий [121]. Полученные наноматериалы могут быть использованы в энергетике, катализе и биомедицине [122-124].

Сюй и соавт. [125] продемонстрировали ковалентную функционализацию ОО с помощью РЕО-ЫН2. Сначала авторы функционализировали РЕО-ОН с образованием РЕО с шестью концевыми аминогруппами (РЕО-ЫН2) в соответствии с методикой, разработанной Мэй и соавт. [126], с последующей ковалентной функционализацией поверхности ОО РЕО-ЫН посредством

Ее

ОН

ЕеС|

ОО

реакции амидирования с использованием ББСНС1 в качестве сшивающего агента. Полученный наноматериал ОО-РБО-ЫН использовали в качестве системы доставки паклитаксела (РТХ). Цитостатик был присоединён при помощи нековалентной функционализации посредством п-п-стэкинга и гидрофобных взаимодействий (Рис. 9).

GO

PEG-NH,

GO-PEG-NH,

Рис. 9. Ковалентная функционализация GO PEG-NH2 посредством реакции амидирования [125].

Чжан и соавт. [127] синтезировали rGO, который был функционализирован PEG, имеющим фенильные, пиреновые и дипиреновые концевые фрагменты, посредством п-п-стэкинга. Выраженное п-п-взаимодействие между графеном и функционализированным PEG значительно повысило прочность композитной плёнки на разрыв. Авторами было установлено, что увеличение содержания PEG в композиционном материале приводит к улучшению механических и физико-химических свойств плёнок [127].

Матос и соавт. [128] использовали полимеры, не содержащие ароматической системы, для функционализации графена. Например, поверхностно-активное вещество бромид цетилтриметиламмония использовалось для диспергирования GO и rGO в натуральном каучуке, что позволило получить полимерный композит с улучшенными электрическими, химическими и механическими свойствами [128].

Сяо и соавт. [129] синтезировали композиты на основе графена и водорастворимого полиуретана с сульфонатными функциональными группами (WPU). Адсорбция катионного поверхностно-активного вещества (стеарилтриметиламмонийхлорида) на поверхности графеновых листов позволила предотвратить их агрегацию. Благодаря межфазным взаимодействиям, возникающим в результате электростатического притяжения, графен продемонстрировал высокую совместимость с WPU-матрицей. Полученный композит обладал повышенной электропроводностью (5,1 См м-1) [129].

H-.N

O

H

1.3. Конъюгаты на основе графена в биомедицине

Материалы на основе графена могут эффективно использоваться в противоопухолевой терапии, как платформа для доставки лекарств, генетических конструкций, для фотодинамической и фототермической терапии, а также в тераностике. На Рис. 10 и в Табл. А1-А3 Приложения А обобщены возможности использования материалов на основе графена для проведения противоопухолевой терапии.

Направленная доставка лекарственных веществ

Рис. 10. Возможности использования материалов на основе графена для проведения противоопухолевой терапии.

Для повышения эффективности противоопухолевых нанопрепаратов при создании систем адресной доставки на основе графена используются векторы, распознающие опухолеспецифические рецепторы, а именно: рецепторы фолиевой кислоты, биотина, асиалогликопротеина, HER2 (рецептор эпидермального фактора роста 2), CAIX (карбоангидраза, изоформа IX), Tat (трансактиватор транскрипции) и LHRH (рецептор лютеинизирующего-рилизинг гормона) (Рис. 11).

Опухолевая клетка

Фолатный рецептор

Рецептор асиалогликопротеина

Биотиновый рецептор

HER2 рецептор

CAIX рецептор

Tat белок

LHRH рецептор

'.....* / т а о *

GO Полимер Анти-HER2 Фолат Биотин Цит°статик антитело

Рис. 11. Опухолеспецифические лиганды, используемые для модификации графена.

Отдельно стоит отметить перспективность применения материалов на основе графена в тераностике. Остановимся на наиболее значимых работах в данной области.

Пан и соавт. синтезировали ковалентный конъюгат на основе GO и кремнийсодержащего фталоцианина (SiPc, Рис. 12а) [130]. Исследования конъюгата GO-SiPc на клетках in vitro показали, что наноматериал может вызывать внутриклеточную флуоресценцию, фототермический эффект и одновременно генерацию АФК. Системное введение конъюгата мышам с ксенотрансплантатом MCF-7 показало, что GO-SiPc может эффективно накапливаться в опухолевых клетках и вызывать выраженное ингибирование роста опухоли после лазерного облучения (Рис. 126, в).

YJ

SiPcCl2

K2CO

+

2co3, пиридин, толуол

130 °C, 12 ч

EDC, NHS DIPEA

ДМФА 25 0C, 72 ч

О fOfl

N

XJ

N ^O

YJ SiPc-NH2

o ^ ^ nh2

Y_/

SiPc-NH2

+

GO

(б)

O

HN

OH

N

N

NH

0

2

4

6

8

10

t, дни

Рис. 12. Схема синтеза SiPc-GO (а); фотографии мышей из каждой экспериментальной группы во время лечения (б); кривые относительного объёма опухолей мышей (в) [130].

Чен и соавт. сообщили о новом подходе к одноэтапному синтезу магнитных графеновых гибридных нанокомпозитов GO-PEG-y-Fe2O3 (GPF) с использованием метода импульсной лазерной абляции в жидкости [131]. Благодаря магнитным и фототермическим характеристикам GPF использовался в качестве тераностика для мультимодальной химио/фототермической терапии с одновременной визуализацией. Результаты визуализации in vivo подтвердили эффективное поглощение опухолью GPF после внутривенного введения. Более того, синергетический противоопухолевый эффект был реализован с использованием конъюгата GPF-DOX при комбинированной химиотерапии и фототермической терапии. На Рис. 13а представлены фотографии голых мышей с гепатоцеллюлярной карциномой (H22) при различных вариантах воздействия; на Рис. 13б показано изменение относительного объёма опухоли.

(а)

PBS/лазер

DOX

DOX/лазер

GPF-DOX

GPF-DOX/лазер

18 дней

0 дней

6 дней

Ъ дни

Рис. 13. Голые мыши с опухолью Н22 при различных методах воздействия (а); изменение относительного объёма опухоли (б) [131].

Сюань и соавт. синтезировали наночастицы для биовизуализации и комбинированной химио/фототермической терапии с использованием кластеров золотых наносфер (диаметр 50 нм), покрытых ОрЭ, ковалентно модифицированными БЛ и нековалентно ЭОХ (загрузка препарата составила 94,39 ± 0,39 %) [132]. Схема синтеза представлена на Рис. 14а. Полученные наночастицы образовывали стабильные водные дисперсии, обладали характеристиками, пригодными для фотоакустической визуализации и КТ-визуализации, низкой цитотоксичностью. Авторы показали значительное уменьшение относительного объёма опухоли у голых мышей БЛЬБ/е, инокулированных клетками линии НеЬа (Рис. 14б). (а)

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Агеев Сергей Вадимович, 2026 год

Список литературы

1. Nystrom A.M., Fadeel B. Safety assessment of nanomaterials: Implications for nanomedicine // Journal of Controlled Release. 2012. Vol. 161, № 2. P. 403-408.

2. Karaca E., Acarali N. Application of graphene and its derivatives in medicine: A review // Mater Today Commun. Elsevier, 2023. Vol. 37. P. 107054.

3. Islam M.A. et al. Recent achievement of graphene in biomedicine: Advancements by integrated microfluidics system and conventional techniques // Sensors International. Elsevier, 2024. Vol. 5. P. 100293.

4. Soerjomataram I., Bray F. Planning for tomorrow: global cancer incidence and the role of prevention 2020-2070 // Nat Rev Clin Oncol. 2021. Vol. 18, № 10. P. 663-672.

5. Overchuk M. et al. Photodynamic and Photothermal Therapies: Synergy Opportunities for Nanomedicine // ACS Nano. American Chemical Society, 2023. Vol. 17, № 9. P. 7979-8003.

6. Attia A.B.E. et al. A review of clinical photoacoustic imaging: Current and future trends // Photoacoustics. Elsevier, 2019. Vol. 16. P. 100144.

7. Zhang M. et al. Multifunctional Nanocomposites for Targeted, Photothermal, and Chemotherapy // Chemistry of Materials. 2019. Vol. 31, № 6. P. 1847-1859.

8. Semenov K.N. et al. Biomedical applications of graphene-based nanomaterials in gene delivery, tissue engineering, biosensing and for the development antibacterial agents // Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. ITMO University, 2024. Vol. 15, № 6. P. 921-935.

9. Farooqui U.R., Ahmad A.L., Hamid N.A. Graphene oxide: A promising membrane material for fuel cells // Renewable and Sustainable Energy Reviews. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 82. P. 714-733.

10. Liu J., Choi H.J., Meng L.Y. A review of approaches for the design of high-performance metal/graphene electrocatalysts for fuel cell applications // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. Korean Society of Industrial Engineering Chemistry, 2018. Vol. 64. P. 1-15.

11. Kumar R. et al. Recent progress in the synthesis of graphene and derived materials for next generation electrodes of high performance lithium ion batteries // Progress in Energy and Combustion Science. Elsevier Ltd, 2019. Vol. 75. P. 100786.

12. Zhang Y. et al. Multiscale Graphene-Based Materials for Applications in Sodium Ion Batteries // Advanced Energy Materials. Wiley-VCH Verlag, 2019. Vol. 9, № 8.

13. Mahmoudi T., Wang Y., Hahn Y.B. Graphene and its derivatives for solar cells application // Nano Energy. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 47. P. 51-65.

14. Chen H. et al. Boosting Multiple Interfaces by Co-Doped Graphene Quantum Dots for High Efficiency and Durability Perovskite Solar Cells // ACS Appl Mater Interfaces. American Chemical Society, 2020. Vol. 12, № 12. P. 13941-13949.

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

Afroj S. et al. Engineering Graphene Flakes for Wearable Textile Sensors via Highly Scalable and Ultrafast Yarn Dyeing Technique // ACS Nano. American Chemical Society, 2019. Vol. 13, № 4. P. 3847-3857.

Sun Y., Sun M., Xie D. Graphene Electronic Devices // Graphene: Fabrication, Characterizations, Properties and Applications. Academic Press, 2018. P. 103-155.

Mbayachi V.B. et al. Graphene synthesis, characterization and its applications: A review // Results Chem. Elsevier, 2021. Vol. 3. P. 100163.

Homaeigohar S., Elbahri M. Graphene membranes for water desalination // NPG Asia Mater. Springer Science and Business Media LLC, 2017. Vol. 9, № 8. P. e427-e427. Abdelhalim A.O.E. et al. Graphene Functionalization by 1,6-Diaminohexane and Silver Nanoparticles for Water Disinfection // J Nanomater. Hindawi Publishing Corporation, 2016. Vol. 2016. P. 1-7.

Shin S.R. et al. Graphene-based materials for tissue engineering // Advanced Drug Delivery Reviews. Elsevier B.V., 2016. Vol. 105. P. 255-274.

Lin J., Huang Y., Huang P. Graphene-Based Nanomaterials in Bioimaging // Biomedical Applications of Functionalized Nanomaterials: Concepts, Development and Clinical Translation. Elsevier, 2018. P. 247-287.

Feng L.L. et al. Near Infrared Graphene Quantum Dots-Based Two-Photon Nanoprobe for Direct Bioimaging of Endogenous Ascorbic Acid in Living Cells // Anal Chem. American Chemical Society, 2017. Vol. 89, № 7. P. 4077-4084.

Hai X. et al. Tuning the optical properties of graphene quantum dots for biosensing and bioimaging // Journal of Materials Chemistry B. Royal Society of Chemistry, 2018. Vol. 6, № 20. P. 3219-3234.

Szunerits S., Boukherroub R. Graphene-based biosensors // Interface Focus. Royal Society Publishing, 2018. Vol. 8, № 3. P. 20160132.

Pena-Bahamonde J. et al. Recent advances in graphene-based biosensor technology with applications in life sciences // Journal of Nanobiotechnology. BioMed Central Ltd., 2018. Vol. 16, № 1. P. 1-17.

Palmieri V., Papi M. Can graphene take part in the fight against COVID-19? // Nano Today. Elsevier B.V., 2020. Vol. 33. P. 100883.

Du T. et al. Antiviral Activity of Graphene Oxide-Silver Nanocomposites by Preventing Viral Entry and Activation of the Antiviral Innate Immune Response // ACS Appl Bio Mater. American Chemical Society, 2018. Vol. 1, № 5. P. 1286-1293.

Shi L. et al. The Antibacterial Applications of Graphene and Its Derivatives // Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany). Wiley-VCH Verlag, 2016. Vol. 12, № 31. P. 4165-4184.

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

Ji H., Sun H., Qu X. Antibacterial applications of graphene-based nanomaterials: Recent achievements and challenges // Advanced Drug Delivery Reviews. Elsevier B.V., 2016. Vol. 105. P. 176-189.

Xia M.Y. et al. Graphene-based nanomaterials: the promising active agents for antibiotics-independent antibacterial applications // Journal of Controlled Release. Elsevier B.V., 2019. Vol. 307. P. 16-31.

Kumar P. et al. Antibacterial Properties of Graphene-Based Nanomaterials // Nanomaterials. MDPI AG, 2019. Vol. 9, № 5. P. 737.

Wu X., Li H., Xiao N. Advancement of Near-infrared (NIR) laser interceded surface enactment of proline functionalized graphene oxide with silver nanoparticles for proficient antibacterial, antifungal and wound recuperating therapy in nursing care in hospitals // J Photochem Photobiol B. Elsevier B.V., 2018. Vol. 187. P. 89-95.

Kahsay M.H. et al. Magnetite nanoparticle decorated reduced graphene oxide for adsorptive removal of crystal violet and antifungal activities // RSC Adv. Royal Society of Chemistry, 2020. Vol. 10, № 57. P. 34916-34927.

Zhang C. et al. Glycyrrhetinic Acid Functionalized Graphene Oxide for Mitochondria Targeting and Cancer Treatment In Vivo // Small. Wiley-VCH Verlag, 2018. Vol. 14, № 4. P. 1703306. Liu J. et al. Graphene-based nanomaterials and their potentials in advanced drug delivery and cancer therapy // Journal of Controlled Release. Elsevier B.V., 2018. Vol. 286. P. 64-73. Fan H. et al. Graphene quantum dots (GQDs)-based nanomaterials for improving photodynamic therapy in cancer treatment // Eur J Med Chem. Elsevier Masson SAS, 2019. Vol. 182. P. 111620. Zhang J. et al. Graphene oxide as a matrix for enzyme immobilization // Langmuir. American Chemical Society, 2010. Vol. 26, № 9. P. 6083-6085.

Hermanova S. et al. Graphene oxide immobilized enzymes show high thermal and solvent stability // Nanoscale. Royal Society of Chemistry, 2015. Vol. 7, № 13. P. 5852-5858. Li H. et al. Spontaneous Protein Adsorption on Graphene Oxide Nanosheets Allowing Efficient Intracellular Vaccine Protein Delivery // ACS Appl Mater Interfaces. American Chemical Society, 2016. Vol. 8, № 2. P. 1147-1155.

Kavitha T., Kang I.K., Park S.Y. Poly(acrylic acid)-grafted graphene oxide as an intracellular protein carrier // Langmuir. American Chemical Society, 2014. Vol. 30, № 1. P. 402-409. Emadi F. et al. Functionalized Graphene Oxide with Chitosan for Protein Nanocarriers to Protect against Enzymatic Cleavage and Retain Collagenase Activity // Sci Rep. 2017. Vol. 7, № 1. P. 42258.

Zhao H. et al. Graphene-based nanomaterials for drug and/or gene delivery, bioimaging, and tissue engineering // Drug Discovery Today. Elsevier Ltd, 2017. Vol. 22, № 9. P. 1302-1317.

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

Paul A. et al. Injectable graphene oxide/hydrogel-based angiogenic gene delivery system for vasculogenesis and cardiac repair // ACS Nano. American Chemical Society, 2014. Vol. 8, № 8. P. 8050-8062.

Chen B. et al. Polyethylenimine-functionalized graphene oxide as an efficient gene delivery

vector // J Mater Chem. The Royal Society of Chemistry, 2011. Vol. 21, № 21. P. 7736-7741.

Imani R. et al. Dual-functionalized graphene oxide for enhanced siRNA delivery to breast cancer

cells // Colloids Surf B Biointerfaces. Elsevier B.V., 2016. Vol. 147. P. 315-325.

Yue H. et al. Graphene oxide-mediated Cas9/sgRNA delivery for efficient genome editing //

Nanoscale. Royal Society of Chemistry, 2018. Vol. 10, № 3. P. 1063-1071.

Tang Z. et al. Constraint of DNA on functionalized graphene improves its biostability and

specificity // Small. John Wiley & Sons, Ltd, 2010. Vol. 6, № 11. P. 1205-1209.

Lu C.H. et al. Using graphene to protect DNA from cleavage during cellular delivery // Chemical

Communications. Royal Society of Chemistry, 2010. Vol. 46, № 18. P. 3116-3118.

Geim A.K., Novoselov K.S. The rise of graphene // Nat Mater. 2007. Vol. 6, № 3. P. 183-191.

Lee H.C. et al. Synthesis of Single-layer Graphene: A Review of Recent Development // Procedia

Chem. Elsevier BV, 2016. Vol. 19. P. 916-921.

Adetayo A., Runsewe D. Synthesis and Fabrication of Graphene and Graphene Oxide: A Review // Open Journal of Composite Materials. Scientific Research Publishing, Inc, 2019. Vol. 09, № 02. P. 207-229.

Zhang Y., Zhang L., Zhou C. Review of chemical vapor deposition of graphene and related applications // Acc Chem Res. American Chemical Society, 2013. Vol. 46, № 10. P. 2329-2339. Muñoz R., Gómez-Aleixandre C. Review of CVD synthesis of graphene // Chemical Vapor Deposition. John Wiley & Sons, Ltd, 2013. Vol. 19, № 10-12. P. 297-322. Li X., Colombo L., Ruoff R.S. Synthesis of Graphene Films on Copper Foils by Chemical Vapor Deposition // Advanced Materials. Wiley-VCH Verlag, 2016. Vol. 28, № 29. P. 6247-6252. Chen K. et al. Scalable chemical-vapour-deposition growth of three-dimensional graphene materials towards energy-related applications // Chemical Society Reviews. Royal Society of Chemistry, 2018. Vol. 47, № 9. P. 3018-3036.

Yang X. et al. Chemical vapour deposition of graphene: layer control, the transfer process, characterisation, and related applications // International Reviews in Physical Chemistry. Taylor and Francis Ltd., 2019. Vol. 38, № 2. P. 149-199.

Mattevi C., Kim H., Chhowalla M. A review of chemical vapour deposition of graphene on copper // J Mater Chem. The Royal Society of Chemistry, 2011. Vol. 21, № 10. P. 3324-3334. Zhou H. et al. Chemical vapour deposition growth of large single crystals of monolayer and bilayer graphene // Nat Commun. Nature Publishing Group, 2013. Vol. 4, № 1. P. 1-8.

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

Yu P. et al. Electrochemical exfoliation of graphite and production of functional graphene // Current Opinion in Colloid and Interface Science. Elsevier Ltd, 2015. Vol. 20, № 5-6. P. 329338.

Wan H. et al. Preparation of graphene sheets by electrochemical exfoliation of graphite in confined space and their application in transparent conductive films // ACS Appl Mater Interfaces. American Chemical Society, 2017. Vol. 9, № 39. P. 34456-34466.

Mir A., Shukla A. Bilayer-rich graphene suspension from electrochemical exfoliation of graphite // Mater Des. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 156. P. 62-70.

Melezhik A. V. et al. Mechanochemical synthesis of graphene nanoplatelets from expanded graphite compound // Nanotechnol Russ. Maik Nauka-Interperiodica Publishing, 2016. Vol. 11, № 7-8. P. 421-429.

Saleem H., Haneef M., Abbasi H.Y. Synthesis route of reduced graphene oxide via thermal reduction of chemically exfoliated graphene oxide // Mater Chem Phys. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 204. P. 1-7.

Oliveira A.E.F. et al. Thermally reduced graphene oxide: synthesis, studies and characterization

// J Mater Sci. Springer New York LLC, 2018. Vol. 53, № 17. P. 12005-12015.

Schedy A., Oetken M. The thermal reduction of graphene oxide - A simple and exciting

manufacturing process of graphene // CHEMKON. Wiley, 2020. Vol. 27, № 5. P. 244-249.

Kaplan A. et al. Current and future directions in electron transfer chemistry of graphene //

Chemical Society Reviews. Royal Society of Chemistry, 2017. Vol. 46, № 15. P. 4530-4571.

Sturala J. et al. Frontispiece: Chemistry of Graphene Derivatives: Synthesis, Applications, and

Perspectives // Chemistry - A European Journal. Wiley, 2018. Vol. 24, № 23.

Gao W. The chemistry of graphene oxide // Graphene Oxide: Reduction Recipes, Spectroscopy,

and Applications. Springer International Publishing, 2015. P. 61-95.

Brodie B.C. XIII. On the atomic weight of graphite // Philos Trans R Soc Lond. 1859. Vol. 149, № 1859. P. 249-259.

Hummers W.S., Offeman R.E. Preparation of Graphitic Oxide // J Am Chem Soc. 1958. Vol. 80, № 6. P. 1339-1339.

Semenov K.N. et al. Функционализация оксида графена как способ увеличения биосовместимости // Учёные записки Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И. П. Павлова. FSBEI HE I.P. Pavlov SPbSMU MOH Russia, 2024. Vol. 30, № 3. P. 48-57.

Abdelhalim A.O.E. et al. Reduction and functionalization of graphene oxide with L-cysteine: Synthesis, characterization and biocompatibility // Nanomedicine. Elsevier Inc., 2020. Vol. 29. P. 102284.

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

Tamang S. et al. A concise review on GO, rGO and metal oxide/rGO composites: Fabrication and their supercapacitor and catalytic applications // J Alloys Compd. Elsevier, 2023. Vol. 947. P. 169588.

Ansari S.A. Graphene Quantum Dots: Novel Properties and Their Applications for Energy Storage Devices // Nanomaterials 2022, Vol. 12, Page 3814. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2022. Vol. 12, № 21. P. 3814.

Kadyan P. et al. Comprehensive Review on Synthesis, Applications, and Challenges of Graphene Quantum Dots (GQDs) // J Nanomater. Hindawi Limited, 2023. Vol. 2023. Ghaffarkhah A. et al. Synthesis, Applications, and Prospects of Graphene Quantum Dots: A Comprehensive Review // Small. John Wiley & Sons, Ltd, 2022. Vol. 18, № 2. P. 2102683. Zhao C. et al. Synthesis of graphene quantum dots and their applications in drug delivery // Journal of Nanobiotechnology 2020 18:1. BioMed Central, 2020. Vol. 18, № 1. P. 1-32. Lewandowska-Andralojc A. et al. Understanding structure-properties relationships of porphyrin linked to graphene oxide through n-n-stacking or covalent amide bonds // Scientific Reports 2022 12:1. Nature Publishing Group, 2022. Vol. 12, № 1. P. 1-14.

Boota M., Ahmad I., Ahmad J. Production of graphene-derivatives using organic molecules for supercapacitors and beyond // Colloids Surf A Physicochem Eng Asp. Elsevier, 2023. Vol. 658. P. 130693.

Yang Y. et al. Graphene modification with chrysin molecules as a high performance electrode material for supercapacitor // Appl Surf Sci. North-Holland, 2023. Vol. 639. P. 158267. Georgakilas V. et al. Functionalization of graphene: Covalent and non-covalent approaches, derivatives and applications // Chem Rev. American Chemical Society, 2012. Vol. 112, № 11. P. 6156-6214.

Hossain M.Z., Shimizu N. Covalent immobilization of gold nanoparticles on graphene // Journal of Physical Chemistry C. American Chemical Society, 2019. Vol. 123, № 6. P. 3512-3516. Kosynkin D. V. et al. Longitudinal unzipping of carbon nanotubes to form graphene nanoribbons // Nature 2009 458:7240. Nature Publishing Group, 2009. Vol. 458, № 7240. P. 872-876. Georgakilas V. et al. Organic functionalisation of graphenes // Chemical Communications. The Royal Society of Chemistry, 2010. Vol. 46, № 10. P. 1766-1768.

Dong Y. et al. Graphene oxide-iron complex: Synthesis, characterization and visible-light-driven photocatalysis // J Mater Chem A Mater. Royal Society of Chemistry, 2013. Vol. 1, № 3. P. 644650.

De Faria A.F. et al. Anti-adhesion and antibacterial activity of silver nanoparticles supported on graphene oxide sheets // Colloids Surf B Biointerfaces. Elsevier, 2014. Vol. 113. P. 115-124.

87. Baby T.T., Ramaprabhu S. Synthesis and nanofluid application of silver nanoparticles decorated graphene // J Mater Chem. The Royal Society of Chemistry, 2011. Vol. 21, № 26. P. 9702-9709.

88. Lin S.C. et al. Electromagnetic interference shielding performance of waterborne polyurethane composites filled with silver nanoparticles deposited on functionalized graphene // Appl Surf Sci. Elsevier B.V., 2016. Vol. 385. P. 436-444.

89. Kumar S.V. et al. Preparation of highly water dispersible functional graphene/silver nanocomposite for the detection of melamine // Sens Actuators B Chem. Elsevier, 2013. Vol. 181. P. 885-893.

90. Moradi Golsheikh A. et al. One-step electrodeposition synthesis of silver-nanoparticle-decorated graphene on indium-tin-oxide for enzymeless hydrogen peroxide detection // Carbon N Y. Pergamon, 2013. Vol. 62. P. 405-412.

91. Chettri P. et al. Green synthesis of silver nanoparticle-reduced graphene oxide using Psidium guajava and its application in SERS for the detection of methylene blue // Appl Surf Sci. Elsevier B.V., 2017. Vol. 406. P. 312-318.

92. Huang K.J. et al. A sensitive electrochemical DNA biosensor based on silver nanoparticles-polydopamine@graphene composite // Electrochim Acta. Pergamon, 2014. Vol. 118. P. 130-137.

93. Orth E.S. et al. Targeted thiolation of graphene oxide and its utilization as precursor for graphene/silver nanoparticles composites // Carbon N Y. Pergamon, 2013. Vol. 61. P. 543-550.

94. Goncalves G. et al. Surface modification of graphene nanosheets with gold nanoparticles: The role of oxygen moieties at graphene surface on gold nucleation and growth // Chemistry of Materials. American Chemical Society, 2009. Vol. 21, № 20. P. 4796-4802.

95. Pham T.A. et al. A simple approach for immobilization of gold nanoparticles on graphene oxide sheets by covalent bonding // Appl Surf Sci. Elsevier B.V., 2011. Vol. 257, № 8. P. 3350-3357.

96. Chen K. et al. Hg(II) ion detection using thermally reduced graphene oxide decorated with functionalized gold nanoparticles // Anal Chem. American Chemical Society, 2012. Vol. 84, № 9. P. 4057-4062.

97. Kim Y.K., Na H.K., Min D.H. Influence of surface functionalization on the growth of gold nanostructures on graphene thin films // Langmuir. American Chemical Society, 2010. Vol. 26, № 16. P. 13065-13070.

98. Zhang H., Hines D., Akins D.L. Synthesis of a nanocomposite composed of reduced graphene oxide and gold nanoparticles // Dalton Transactions. The Royal Society of Chemistry, 2014. Vol. 43, № 6. P. 2670-2675.

99. Liu J. Adsorption of DNA onto gold nanoparticles and graphene oxide: Surface science and applications // Physical Chemistry Chemical Physics. The Royal Society of Chemistry, 2012. Vol. 14, № 30. P. 10485-10496.

100. Biroju R.K., Giri P.K. Defect enhanced efficient physical functionalization of graphene with gold nanoparticles probed by resonance Raman spectroscopy // Journal of Physical Chemistry C. American Chemical Society, 2014. Vol. 118, № 25. P. 13833-13843.

101. Khalil I. et al. Graphene-Gold Nanoparticles Hybrid—Synthesis, Functionalization, and Application in a Electrochemical and Surface-Enhanced Raman Scattering Biosensor // Materials. MDPI AG, 2016. Vol. 9, № 6. P. 406.

102. He D. et al. Highly active platinum nanoparticles on graphene nanosheets with a significant improvement in stability and CO tolerance // Langmuir. American Chemical Society, 2012. Vol. 28, № 8. P. 3979-3986.

103. Marquardt D. et al. Hybrid materials of platinum nanoparticles and thiol-functionalized graphene derivatives // Carbon N Y. Pergamon, 2014. Vol. 66. P. 285-294.

104. Xin L. et al. Understanding Pt Nanoparticle Anchoring on Graphene Supports through Surface Functionalization // ACS Catal. American Chemical Society, 2016. Vol. 6, № 4. P. 2642-2653.

105. §anli L.I. et al. Development of graphene supported platinum nanoparticles for polymer electrolyte membrane fuel cells: Effect of support type and impregnation-reduction methods // Int J Hydrogen Energy. Elsevier Ltd, 2016. Vol. 41, № 5. P. 3414-3427.

106. Wang R.X. et al. Platinum nanoparticles on porphyrin functionalized graphene nanosheets as a superior catalyst for methanol electrooxidation // Nanoscale. Royal Society of Chemistry, 2014. Vol. 6, № 24. P. 14999-15007.

107. Lu J. et al. Self-assembled platinum nanoparticles on sulfonic acid-grafted graphene as effective electrocatalysts for methanol oxidation in direct methanol fuel cells // Sci Rep. Nature Publishing Group, 2016. Vol. 6, № 1. P. 1-12.

108. Low S.S. et al. Sensitivity enhancement of graphene/zinc oxide nanocomposite-based electrochemical impedance genosensor for single stranded RNA detection // Biosens Bioelectron. Elsevier Ltd, 2017. Vol. 94. P. 365-373.

109. Galstyan V. et al. Reduced graphene oxide/ZnO nanocomposite for application in chemical gas sensors // RSC Adv. Royal Society of Chemistry, 2016. Vol. 6, № 41. P. 34225-34232.

110. Kavitha M.K. et al. Synthesis of reduced graphene oxide-ZnO hybrid with enhanced optical limiting properties // J Mater Chem C Mater. The Royal Society of Chemistry, 2013. Vol. 1, № 23. P. 3669-3676.

111. Rajaura R.S. et al. Synthesis, characterization and enhanced antimicrobial activity of reduced graphene oxide-zinc oxide nanocomposite // Mater Res Express. Institute of Physics Publishing, 2017. Vol. 4, № 2. P. 025401.

112. Yusoff N. et al. Hydrothermal synthesis of CuO/functionalized graphene nanocomposites for dye degradation // Mater Lett. North-Holland, 2013. Vol. 93. P. 393-396.

113. Rajapaksha P. et al. Antibacterial Properties of Graphene Oxide-Copper Oxide Nanoparticle Nanocomposites // ACS Appl Bio Mater. American Chemical Society, 2019. Vol. 2, № 12. P. 5687-5696.

114. Vallabani N.V.S., Singh S. Recent advances and future prospects of iron oxide nanoparticles in biomedicine and diagnostics // 3 Biotech. Springer Verlag, 2018. Vol. 8, № 6. P. 279.

115. Bandi S. et al. Graphene/chitosan-functionalized iron oxide nanoparticles for biomedical applications // J Mater Res. Cambridge University Press, 2019. Vol. 34, № 20. P. 3389-3399.

116. Zhang Y. et al. Controlled assembly of Fe3O4 magnetic nanoparticles on graphene oxide // Nanoscale. Royal Society of Chemistry, 2011. Vol. 3, № 4. P. 1446-1450.

117. Gupta A.K. et al. Recent advances on surface engineering of magnetic iron oxide nanoparticles and their biomedical applications // Nanomedicine. Future Medicine Ltd London, UK , 2007. Vol. 2, № 1. P. 23-39.

118. He F. et al. The attachment of Fe3O4 nanoparticles to graphene oxide by covalent bonding // Carbon N Y. Elsevier Ltd, 2010. Vol. 48, № 11. P. 3139-3144.

119. Gonzalez-Rodriguez R., Campbell E., Naumov A. Multifunctional graphene oxide/iron oxide nanoparticles for magnetic targeted drug delivery dual magnetic resonance/ fluorescence imaging and cancer sensing // PLoS One. Public Library of Science, 2019. Vol. 14, № 6. P. e0217072.

120. Fang M. et al. Covalent polymer functionalization of graphene nanosheets and mechanical properties of composites // J Mater Chem. The Royal Society of Chemistry, 2009. Vol. 19, № 38. P. 7098-7105.

121. Georgakilas V. et al. Noncovalent Functionalization of Graphene and Graphene Oxide for Energy Materials, Biosensing, Catalytic, and Biomedical Applications // Chemical Reviews. American Chemical Society, 2016. Vol. 116, № 9. P. 5464-5519.

122. Nguyen Bich H., Nguyen Van H. Promising applications of graphene and graphene-based nanostructures // Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology. IOP Publishing Ltd, 2016. Vol. 7, № 2. P. 15.

123. Tadyszak K., Wychowaniec J., Litowczenko J. Biomedical Applications of Graphene-Based Structures // Nanomaterials. MDPI AG, 2018. Vol. 8, № 11. P. 944.

124. Chung C. et al. Biomedical applications of graphene and graphene oxide // Acc Chem Res. American Chemical Society, 2013. Vol. 46, № 10. P. 2211-2224.

125. Xu Z. et al. Covalent Functionalization of Graphene Oxide with Biocompatible Polyethylene glycol) for Delivery of Paclitaxel // ACS Appl Mater Interfaces. 2014. Vol. 6, № 19. P. 1726817276.

126. Mei B.C. et al. Modular poly(ethylene glycol) ligands for biocompatible semiconductor and gold nanocrystals with extended pH and ionic stability // J Mater Chem. The Royal Society of Chemistry, 2008. Vol. 18, № 41. P. 4949-4958.

127. Zhang J. et al. Mechanical properties of graphene films enhanced by homo-telechelic functionalized polymer fillers via n-n stacking interactions // Compos Part A Appl Sci Manuf. Elsevier, 2015. Vol. 71. P. 1-8.

128. Matos C.F., Galembeck F., Zarbin A.J.G. Multifunctional and environmentally friendly nanocomposites between natural rubber and graphene or graphene oxide // Carbon N Y. Pergamon, 2014. Vol. 78. P. 469-479.

129. Hsiao S.T. et al. Using a non-covalent modification to prepare a high electromagnetic interference shielding performance graphene nanosheet/water-borne polyurethane composite // Carbon N Y. Pergamon, 2013. Vol. 60. P. 57-66.

130. Pan J. et al. Fluorescent Phthalocyanine-Graphene Conjugate with Enhanced NIR Absorbance for Imaging and Multi-Modality Therapy // ACS Appl Nano Mater. American Chemical Society, 2018. Vol. 1, № 6. P. 2785-2795.

131. Chen M.L. et al. Laser-assisted in situ synthesis of graphene-based magnetic-responsive hybrids for multimodal imaging-guided chemo/photothermal synergistic therapy // Talanta. Elsevier, 2018. Vol. 182. P. 433-442.

132. Xuan Y. et al. Ultrafast synthesis of gold nanosphere cluster coated by graphene quantum dot for active targeting PA/CT imaging and near-infrared laser/pH-triggered chemo-photothermal synergistic tumor therapy // Chemical Engineering Journal. Elsevier, 2019. Vol. 369. P. 87-99.

133. Ruiyi L. et al. Graphene quantum dot-rare earth upconversion nanocages with extremely high efficiency of upconversion luminescence, stability and drug loading towards controlled delivery and cancer theranostics // Chemical Engineering Journal. Elsevier, 2020. Vol. 382. P. 122992.

134. Yang Y. et al. Activatable Graphene Quantum-Dot-Based Nanotransformers for Long-Period Tumor Imaging and Repeated Photodynamic Therapy // Advanced Materials. John Wiley & Sons, Ltd, 2023. Vol. 35, № 23. P. 2211337.

135. Danaeifar M. Recent advances in gene therapy: genetic bullets to the root of the problem // Clin Exp Med. 2022. Vol. 23, № 4. P. 1107-1121.

136. Cao X. et al. Functionalized Graphene Oxide with Hepatocyte Targeting as Anti-Tumor Drug and Gene Intracellular Transporters // J Nanosci Nanotechnol. 2015. Vol. 15, № 3. P. 2052-2059.

137. Choi H.Y. et al. Efficient mRNA delivery with graphene oxide-polyethylenimine for generation of footprint-free human induced pluripotent stem cells // Journal of Controlled Release. 2016. Vol. 235. P. 222-235.

138. Teimouri M. et al. Graphene oxide-cationic polymer conjugates: Synthesis and application as gene delivery vectors // Plasmid. Academic Press, 2016. Vol. 84-85. P. 51-60.

139. Kim H. et al. Graphene oxide-polyethylenimine nanoconstruct as a gene delivery vector and bioimaging tool // Bioconjug Chem. American Chemical Society, 2011. Vol. 22, № 12. P. 25582567.

140. Yin D. et al. Functional graphene oxide as a plasmid-based Stat3 siRNA carrier inhibits mouse malignant melanoma growth in vivo // Nanotechnology. 2013. Vol. 24, № 10. P. 105102.

141. Zhi F. et al. Functionalized Graphene Oxide Mediated Adriamycin Delivery and miR-21 Gene Silencing to Overcome Tumor Multidrug Resistance In Vitro // PLoS One. 2013. Vol. 8, № 3. P. e60034.

142. Cheng F.-F. et al. Highly dispersible PEGylated graphene/Au composites as gene delivery vector and potential cancer therapeutic agent // J Mater Chem B. 2013. Vol. 1, № 38. P. 4956.

143. Tripathi S.K. et al. Functionalized graphene oxide mediated nucleic acid delivery // Carbon N Y. 2013. Vol. 51. P. 224-235.

144. He Y. et al. Enhanced chemotherapy efficacy by co-delivery of shABCG2 and doxorubicin with a pH-responsive charge-reversible layered graphene oxide nanocomplex // J Mater Chem B. 2015. Vol. 3, № 31. P. 6462-6472.

145. Yin F. et al. SiRNA Delivery with PEGylated Graphene Oxide Nanosheets for Combined Photothermal and Genetherapy for Pancreatic Cancer // Theranostics. 2017. Vol. 7, № 5. P. 11331148.

146. Feng L., Zhang S., Liu Z. Graphene based gene transfection // Nanoscale. 2011. Vol. 3, № 3. P. 1252.

147. Sandner B. et al. Neural stem cells for spinal cord repair // Cell Tissue Res. 2012. Vol. 349, № 1. P. 349-362.

148. Teng Y.D. et al. Functional recovery following traumatic spinal cord injury mediated by a unique polymer scaffold seeded with neural stem cells // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2002. Vol. 99, № 5. P. 3024-3029.

149. Miller C., Jeftinija S., Mallapragada S. Synergistic Effects of Physical and Chemical Guidance Cues on Neurite Alignment and Outgrowth on Biodegradable Polymer Substrates // Tissue Eng. 2002. Vol. 8, № 3. P. 367-378.

150. Solanki A. et al. Axonal Alignment and Enhanced Neuronal Differentiation of Neural Stem Cells on Graphene-Nanoparticle Hybrid Structures // Advanced Materials. 2013. Vol. 25, № 38. P. 5477-5482.

151. Setia Budi H. et al. Preparation of antibacterial Gel/PCL nanofibers reinforced by dicalcium phosphate-modified graphene oxide with control release of clindamycin for possible application in bone tissue engineering // Inorg Chem Commun. 2022. Vol. 139. P. 109336.

152. Amiryaghoubi N. et al. Recent advances in graphene-based polymer composite scaffolds for bone/cartilage tissue engineering // J Drug Deliv Sci Technol. 2022. Vol. 72. P. 103360.

153. Sharifi S. et al. Magnesium-zinc-graphene oxide nanocomposite scaffolds for bone tissue engineering // Arabian Journal of Chemistry. 2023. Vol. 16, № 6. P. 104715.

154. Ghosal K. et al. Graphene family nanomaterials- opportunities and challenges in tissue engineering applications // FlatChem. 2021. Vol. 30. P. 100315.

155. Challa A.A. et al. Graphene oxide produced from spent coffee grounds in electrospun cellulose acetate scaffolds for tissue engineering applications // Mater Today Commun. 2023. Vol. 35. P. 105974.

156. Motiee E.-S. et al. Investigation of physical, mechanical and biological properties of polyhydroxybutyrate-chitosan/graphene oxide nanocomposite scaffolds for bone tissue engineering applications // Int J Biol Macromol. 2023. Vol. 247. P. 125593.

157. Babakhani A., Peighambardoust S.J., Olad A. Fabrication of magnetic nanocomposite scaffolds based on polyvinyl alcohol-chitosan containing hydroxyapatite and clay modified with graphene oxide: Evaluation of their properties for bone tissue engineering applications // J Mech Behav Biomed Mater. 2024. Vol. 150. P. 106263.

158. Amiryaghoubi N. et al. Hybrid polymer-grafted graphene scaffolds for microvascular tissue engineering and regeneration // Eur Polym J. 2023. Vol. 193. P. 112095.

159. Saravanan S. et al. Graphene Oxide-Gold Nanosheets Containing Chitosan Scaffold Improves Ventricular Contractility and Function After Implantation into Infarcted Heart // Sci Rep. 2018. Vol. 8, № 1. P. 15069.

160. Park J. et al. Graphene Oxide Flakes as a Cellular Adhesive: Prevention of Reactive Oxygen Species Mediated Death of Implanted Cells for Cardiac Repair // ACS Nano. 2015. Vol. 9, № 5. P. 4987-4999.

161. Shin Y.C. et al. Stimulated myoblast differentiation on graphene oxide-impregnated PLGA-collagen hybrid fibre matrices // J Nanobiotechnology. 2015. Vol. 13, № 1. P. 21.

162. Chaudhuri B. et al. Myoblast differentiation of human mesenchymal stem cells on graphene oxide and electrospun graphene oxide-polymer composite fibrous meshes: importance of graphene oxide conductivity and dielectric constant on their biocompatibility // Biofabrication. 2015. Vol. 7, № 1. P. 015009.

163. Shahmoradi S. et al. Optimizing the nanostructure of graphene oxide/silver/arginine for effective wound healing // Nanotechnology. 2018. Vol. 29, № 47. P. 475101.

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

Boga J.C. et al. In vitro characterization of 3D printed scaffolds aimed at bone tissue regeneration // Colloids Surf B Biointerfaces. 2018. Vol. 165. P. 207-218.

Liu H. et al. Gelatin functionalized graphene oxide for mineralization of hydroxyapatite: biomimetic and in vitro evaluation // Nanoscale. 2014. Vol. 6, № 10. P. 5315. Chinemerem Nwobodo D. et al. Antibiotic resistance: The challenges and some emerging strategies for tackling a global menace // J Clin Lab Anal. 2022. Vol. 36, № 9. Mitsunaga M. et al. Antimicrobial strategy for targeted elimination of different microbes, including bacterial, fungal and viral pathogens // Commun Biol. 2022. Vol. 5, № 1. P. 647. Mann R. et al. Antibacterial Activity of Reduced Graphene Oxide // J Nanomater. 2021. Vol. 2021. P. 1 -10.

Kulakova I.I., Lisichkin G. V. Potential Directions in the Use of Graphene Nanomaterials in Pharmacology and Biomedicine (Review) // Pharm Chem J. 2022. Vol. 56, № 1. P. 1-11. Bousiakou L.G. et al. Synthesis and characterization of graphene oxide (GO) sheets for pathogen inhibition: Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa // J King Saud Univ Sci. 2022. Vol. 34, № 4. P. 102002.

Dan S. et al. Performance of graphene Oxide/SiO2 Nanocomposite-based: Antibacterial Activity, dye and heavy metal removal // Arabian Journal of Chemistry. 2023. Vol. 16, № 2. P. 104450. Tariq M. et al. Green synthesis of Zno@GO nanocomposite and its' efficient antibacterial activity // Photodiagnosis Photodyn Ther. 2021. Vol. 35. P. 102471.

Bhatt S. et al. Graphene in nanomedicine: A review on nano-bio factors and antibacterial activity // Colloids Surf B Biointerfaces. 2023. Vol. 226. P. 113323.

Abdollahzadeh S., Sayadi M.H., Shekari H. Synthesis of biodegradable antibacterial nanocomposite (metal-organic frameworks supported by chitosan and graphene oxide) with high stability and photocatalytic activities // Inorg Chem Commun. 2023. Vol. 156. P. 111302. Bentedlaouti K., Belouatek A., Kebaili N. Antibacterial and antioxidant activities of graphene and graphene oxide synthesis coated silver nanoparticules // J Cryst Growth. 2024. Vol. 627. P. 127527.

Khan A. et al. Colossal antibacterial, antibiofilm and solar light-driven photocatalytic activity of nanoenhanced conjugate of bimetallic Ag-Zr nanoparticles with graphene oxide // J Mol Struct. 2024. Vol. 1300. P. 137223.

Avatefi Hemmat M. et al. Copper iodide decorated graphene oxide as a highly efficient antibacterial and antiviral nanocomposite // Inorg Chem Commun. Elsevier, 2023. Vol. 156. P. 111214.

178. Derakhshi M. et al. Shape selective silver nanostructures decorated amine-functionalized graphene: A promising antibacterial platform // Colloids Surf A Physicochem Eng Asp. Elsevier, 2018. Vol. 545. P. 101-109.

179. Aissou T. et al. Suspension plasma sprayed copper-graphene coatings for improved antibacterial properties // Appl Surf Sci. North-Holland, 2023. Vol. 639. P. 158204.

180. Yang F. et al. Fabrication of graphene oxide/copper synergistic antibacterial coating for medical titanium substrate // J Colloid Interface Sci. Academic Press, 2023. Vol. 638. P. 1-13.

181. Chen P. et al. Composite porphyrin-based conjugated microporous polymer/graphene oxide capable of photo-triggered combinational antibacterial therapy and wound healing // Biomaterials Advances. Elsevier, 2023. Vol. 154. P. 213662.

182. Sharoyko V. V. et al. Synthesis, characterization and biocompatibility of glycine modified graphene oxide // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. Taylor & Francis, 2023. P. 1 -12.

183. Semenov K.N. et al. Covalent conjugate based on graphene oxide and alkylating agent belonging to 1,3,5-triazine class as promising agent for anticancer chemo- and phototherapy // J Mol Struct. Elsevier, 2025. Vol. 1326. P. 141046.

184. Ageev S. V. et al. Synthesis, biocompatibility and biological activity of a graphene oxide-folic acid conjugate for cytarabine delivery // Colloids Surf A Physicochem Eng Asp. 2024.

185. Rennick J.J., Johnston A.P.R., Parton R.G. Key principles and methods for studying the endocytosis of biological and nanoparticle therapeutics // Nature Nanotechnology 2021 16:3. Nature Publishing Group, 2021. Vol. 16, № 3. P. 266-276.

186. Mikolaichuk O. V. et al. Non-covalent conjugate based on graphene oxide and a cytotoxic agent containing 1,3,5-triazine derivative and (5-phenyl-2#-tetrazol-2-yl)acetoxy moiety: Synthesis, characterization, properties and cytotoxic activity // Mendeleev Communications. 2023. Vol. 33, № 6. P. 790-792.

187. Sharoyko V. V. et al. Biocompatibility, antioxidant activity and collagen photoprotection properties of C60 fullerene adduct with L-methionine // Nanomedicine. Elsevier, 2022. Vol. 40. P. 102500.

188. Humphrey W., Dalke A., Schulten K. VMD: Visual molecular dynamics // J Mol Graph. Elsevier Inc., 1996. Vol. 14, № 1. P. 33-38.

189. Das T.K. et al. Effect of surface functional groups on hydrogen adsorption properties of Pd dispersed reduced graphene oxide // Int J Hydrogen Energy. Pergamon, 2017. Vol. 42, № 12. P. 8032-8041.

190. Vieira M.A. et al. Synthesis of graphite oxide from milled graphite studied by solid-state 13C nuclear magnetic resonance // Carbon N Y. 2016. Vol. 98. P. 496-503.

191. Gao W. et al. New insights into the structure and reduction of graphite oxide // Nat Chem. 2009. Vol. 1, № 5. P. 403-408.

192. Xu G. et al. Investigation of the Reduction of Graphene Oxide by Lithium Triethylborohydride // J Nanomater. Hindawi Limited, 2016. Vol. 2016. P. 1-10.

193. Gao W. et al. Ozonated Graphene Oxide Film as a Proton-Exchange Membrane // Angewandte Chemie International Edition. John Wiley & Sons, Ltd, 2014. Vol. 53, № 14. P. 3588-3593.

194. Ossonon B.D., Bélanger D. Synthesis and characterization of sulfophenyl-functionalized reduced graphene oxide sheets // RSC Adv. 2017. Vol. 7, № 44. P. 27224-27234.

195. Khanra P. et al. Electrochemical performance of reduced graphene oxide surface-modified with 9-anthracene carboxylic acid // RSC Adv. 2015. Vol. 5, № 9. P. 6443-6451.

196. Johra F.T., Lee J.W., Jung W.G. Facile and safe graphene preparation on solution based platform // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. Korean Society of Industrial Engineering Chemistry, 2014. Vol. 20, № 5. P. 2883-2887.

197. Çiplak Z., Yildiz N., Çalimli A. Investigation of Graphene/Ag Nanocomposites Synthesis Parameters for Two Different Synthesis Methods // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. Taylor and Francis Inc., 2015. Vol. 23, № 4. P. 361-370.

198. Manchala S. et al. Novel and Highly Efficient Strategy for the Green Synthesis of Soluble Graphene by Aqueous Polyphenol Extracts of Eucalyptus Bark and Its Applications in HighPerformance Supercapacitors // ACS Sustain Chem Eng. American Chemical Society, 2019. Vol. 7, № 13. P. 11612-11620.

199. Bose S. et al. Dual role of glycine as a chemical functionalizer and a reducing agent in the preparation of graphene: an environmentally friendly method // J Mater Chem. 2012. Vol. 22, № 19. P. 9696.

200. Nguyen V.T. et al. Synthesis of multi-layer graphene films on copper tape by atmospheric pressure chemical vapor deposition method // Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology. IOP Publishing, 2013. Vol. 4, № 3. P. 035012.

201. Dave K., Park K.H., Dhayal M. Two-step process for programmable removal of oxygen functionalities of graphene oxide: functional, structural and electrical characteristics // RSC Adv. 2015. Vol. 5, № 116. P. 95657-95665.

202. Rajagopalan B., Chung J.S. Reduced chemically modified graphene oxide for supercapacitor electrode // Nanoscale Res Lett. 2014. Vol. 9, № 1. P. 535.

203. Bera M. et al. Facile One-Pot Synthesis of Graphene Oxide by Sonication Assisted Mechanochemical Approach and Its Surface Chemistry // J Nanosci Nanotechnol. J Nanosci Nanotechnol, 2018. Vol. 18, № 2. P. 902-912.

204

205

206

207

208

209

210

211.

212

213

214

215

216

217

Sheng Y. et al. Graphene oxide based fluorescent nanocomposites for cellular imaging // J Mater Chem B. Royal Society of Chemistry, 2013. Vol. 1, № 4. P. 512-521.

Medhekar N. V. et al. Hydrogen Bond Networks in Graphene Oxide Composite Paper: Structure and Mechanical Properties // ACS Nano. American Chemical Society, 2010. Vol. 4, № 4. P. 23002306.

Mohapatra S.S. et al. Characterization and Biology of Nanomaterials for Drug Delivery // Characterization and Biology of Nanomaterials for Drug Delivery: Nanoscience and Nanotechnology in Drug Delivery. Oxford, UK: Elsevier, 2019. 1-682 p. Abdelhalim A.O.E. et al. Graphene Oxide of Extra High Oxidation: A Wafer for Loading Guest Molecules // J Phys Chem Lett. American Chemical Society, 2021. Vol. 12, № 41. P. 1001510024.

Shih C.-J. et al. Understanding the pH-Dependent Behavior of Graphene Oxide Aqueous Solutions: A Comparative Experimental and Molecular Dynamics Simulation Study // Langmuir. American Chemical Society, 2012. Vol. 28, № 1. P. 235-241.

Chattopadhyay A.K., Aifantis E.C. Stochastically forced dislocation density distribution in plastic deformation // Phys Rev E. American Physical Society, 2016. Vol. 94, № 2. P. 022139. Chattopadhyay A.K., Aifantis E.C. Double diffusivity model under stochastic forcing // Phys Rev E. American Physical Society, 2017. Vol. 95, № 5. P. 052134.

Chattopadhyay A.K. et al. On stochastic resonance in a model of double diffusion // Materials Science and Technology. Taylor & Francis, 2018. Vol. 34, № 13. P. 1606-1613. Liao K.H. et al. Cytotoxicity of graphene oxide and graphene in human erythrocytes and skin fibroblasts // ACS Appl Mater Interfaces. American Chemical Society, 2011. Vol. 3, № 7. P. 26072615.

Singh S.K. et al. Thrombus inducing property of atomically thin graphene oxide sheets // ACS Nano. American Chemical Society, 2011. Vol. 5, № 6. P. 4987-4996.

Singh S.K. et al. Amine-modified graphene: Thrombo-protective safer alternative to graphene oxide for biomedical applications // ACS Nano. 2012. Vol. 6, № 3. P. 2731-2740. He X.M., Carter D.C. Atomic structure and chemistry of human serum albumin // Nature. Nature Publishing Group, 1992. Vol. 358, № 6383. P. 209-215.

Tang J., Luan F., Chen X. Binding analysis of glycyrrhetinic acid to human serum albumin: Fluorescence spectroscopy, FTIR, and molecular modeling // Bioorg Med Chem. 2006. Vol. 14, № 9. P. 3210-3217.

Ding Z., Ma H., Chen Y. Interaction of graphene oxide with human serum albumin and its mechanism // RSC Adv. Royal Society of Chemistry, 2014. Vol. 4, № 98. P. 55290-55295.

218. Matuszewska A. et al. Anticancer, antioxidant, and antibacterial activities of low molecular weight bioactive subfractions isolated from cultures of wood degrading fungus Cerrena unicolor // PLoS One. 2018. Vol. 13, № 6. P. 1-14.

219. Al-Ani L.A. et al. Hybrid nanocomposite curcumin-capped gold nanoparticle-reduced graphene oxide: Anti-oxidant potency and selective cancer cytotoxicity // PLoS One. 2019. Vol. 14, № 5. P. 1-24.

220. Bengtson S. et al. No cytotoxicity or genotoxicity of graphene and graphene oxide in murine lung epithelial FE1 cells in vitro // Environ Mol Mutagen. John Wiley and Sons Inc., 2016. Vol. 57, № 6. P. 469-482.

221. Hashemi E. et al. Synthesis and cyto-genotoxicity evaluation of graphene on mice spermatogonial stem cells // Colloids Surf B Biointerfaces. Elsevier B.V., 2016. Vol. 146. P. 770-776.

222. Arjmand F. et al. Synthesis, characterization, biological studies (DNA binding, cleavage, antibacterial and topoisomerase I) and molecular docking of copper(II) benzimidazole complexes // J Photochem Photobiol B. Elsevier, 2012. Vol. 114. P. 15-26.

223. He Y., Jiao B., Tang H. Interaction of single-stranded DNA with graphene oxide: Fluorescence study and its application for S1 nuclease detection // RSC Adv. Royal Society of Chemistry, 2014. Vol. 4, № 35. P. 18294-18300.

224. Vovusha H., Sanyal B. Adsorption of nucleobases on 2D transition-metal dichalcogenides and graphene sheet: a first principles density functional theory study // RSC Adv. Royal Society of Chemistry, 2015. Vol. 5, № 83. P. 67427-67434.

225. Liu B. et al. DNA adsorbed on graphene and graphene oxide: Fundamental interactions, desorption and applications // Curr Opin Colloid Interface Sci. Elsevier Ltd, 2016. Vol. 26. P. 4149.

226. Wu M. et al. Adsorption and desorption of DNA on graphene oxide studied by fluorescently labeled oligonucleotides // Langmuir. American Chemical Society, 2011. Vol. 27, № 6. P. 27312738.

227. Gurunathan S. et al. Evaluation of graphene oxide induced cellular toxicity and transcriptome analysis in human embryonic kidney cells // Nanomaterials. MDPI AG, 2019. Vol. 9, № 7.

228. Wang Y. et al. In vitro toxicity evaluation of graphene oxide on human RPMI 8226 cells // BioMedical Materials and Engineering. IOS Press, 2014. Vol. 24, № 6. P. 2007-2013.

229. Akhavan O., Ghaderi E., Akhavan A. Size-dependent genotoxicity of graphene nanoplatelets in human stem cells // Biomaterials. Elsevier, 2012. Vol. 33, № 32. P. 8017-8025.

230. Sun J. et al. A New Graphene Derivative: Hydroxylated Graphene with Excellent Biocompatibility. 2016.

231. Wu H. et al. Hyaluronic acid conjugated graphene oxide for targeted drug delivery // Carbon N Y. 2013.

232. Sharoyko V. V. et al. Novel non-covalent conjugate based on graphene oxide and alkylating agent from 1,3,5-triazine class // J Mol Liq. 2023. Vol. 372. P. 121203.

233. Eropkin M.Y. et al. Synthesis and Biological Activity of Fullerenols with Various Contents of Hydroxyl Groups // Pharm Chem J. Springer, 2013. Vol. 47, № 2. P. 87-91.

234. Abdelhalim A.O.E. et al. Graphene oxide enriched with oxygen-containing groups: on the way to an increase of antioxidant activity and biocompatibility // Colloids Surf B Biointerfaces. 2022. Vol. 210. P. 112232.

235. Colis L.C. et al. The cytotoxicity of (-)-lomaiviticin A arises from induction of double-strand breaks in DNA // Nature Chemistry 2014 6:6. Nature Publishing Group, 2014. Vol. 6, № 6. P. 504-510.

236. Huang Z.R. et al. Development and evaluation of lipid nanoparticles for camptothecin delivery: a comparison of solid lipid nanoparticles, nanostructured lipid carriers, and lipid emulsion // Acta Pharmacol Sin. Nature Publishing Group, 2008. Vol. 29, № 9. P. 1094-1102.

237. Meshcheriakov A.A. et al. Physicochemical properties, biological activity and biocompatibility of water-soluble C60-Hyp adduct // Colloids Surf B Biointerfaces. Elsevier B.V., 2020. Vol. 196. P. 111338.

238. Sharoyko V. V. et al. Protective action of water-soluble fullerene adducts on the example of an adduct with L-arginine // J Mol Liq. 2024. Vol. 401. P. 124702.

239. Mikolaichuk O. V. et al. Study of biocompatibility, cytotoxic activity in vitro of a tetrazole-containing derivative of 2-amino-4,6-di(aziridin-1-yl)-1,3,5-triazine // Biochem Biophys Res Commun. Biochem Biophys Res Commun, 2022. Vol. 629. P. 176-182.

240. Sharoyko V. V. et al. Modification of fullerene with amino acids as a method for obtaining biocompatible materials with a protective effect // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. 2024. Vol. 32, № 7. P. 631-639.

241. Wolfe A., Shimer G.H., Meehan T. Polycyclic aromatic hydrocarbons physically intercalate into duplex regions of denatured DNA // Biochemistry. 1987. Vol. 26, № 20. P. 6392-6396.

242. Nitrogen | XPS Periodic Table | Thermo Fisher Scientific - RU [Electronic resource]. URL: https://www.thermofisher.com/ru/ru/home/materials-science/learning-center/periodic-table/non-metal/nitrogen.html (accessed: 17.06.2025).

243. Giles C.H. et al. 786. Studies in adsorption. Part XI. A system of classification of solution adsorption isotherms, and its use in diagnosis of adsorption mechanisms and in measurement of specific surface areas of solids // Journal of the Chemical Society (Resumed). The Royal Society of Chemistry, 1960. № 0. P. 3973-3993.

244

245

246

247

248

249

250

251

252

253

254

255

256

257

258

259

Brunauer S., Emmett P.H., Teller E. Adsorption of Gases in Multimolecular Layers // J Am Chem Soc. American Chemical Society, 1938. Vol. 60, № 2. P. 309-319.

Langmuir I. The constitution and fundamental properties of solids and liquids. Part I. Solids // J Am Chem Soc. American Chemical Society, 1916. Vol. 38, № 11. P. 2221-2295. Freundlich H. Über die Adsorption in Lösungen // Zeitschrift für Physikalische Chemie. De Gruyter (O), 1907. Vol. 57U, № 1. P. 385-470.

Dubinin M.M., Radushkevich L. V. The Equation of the Characteristic Curve of Activated Charcoal // Proceedings of the USSR Academy of Sciences. 1947. Vol. 55. P. 331-333. Redlich O., Peterson D.L. A useful adsorption isotherm // Journal of Physical Chemistry. American Chemical Society , 1959. Vol. 63, № 6. P. 1024.

Tian J. et al. Application of nanomaterials in sample preparation // J Chromatogr A. Elsevier, 2013. Vol. 1300. P. 2-16.

Abdelhalim A.O.E. et al. Synthesis, characterisation and biocompatibility of graphene-L-

methionine nanomaterial // J Mol Liq. Elsevier, 2020. Vol. 314. P. 113605.

Mikolaichuk O. V et al. Biocompatibility and bioactivity study of a cytostatic drug belonging to

the group of alkylating agents of the triazine derivative class // J Mol Liq. 2021. Vol. 343. P.

117630.

Xu H. et al. Biophysical studies of a ruthenium(II) polypyridyl complex binding to DNA and RNA prove that nucleic acid structure has significant effects on binding behaviors // JBIC Journal of Biological Inorganic Chemistry. 2005. Vol. 10, № 5. P. 529-538.

Balbuena P.B., Gubbins K.E. Theoretical interpretation of adsorption behavior of simple fluids in slit pores // Langmuir. 1993. Vol. 9, № 7. P. 1801-1814.

Pawlaczyk M., Schroeder G. Dendrimer-Functionalized Hybrid Materials Based on Silica as Novel Carriers of Bioactive Acids // Molecules. 2020. Vol. 25, № 11. P. 2660. Yang Q. et al. A clinical study on regional lymphatic chemotherapy using an activated carbon nanoparticle-epirubicin in patients with breast cancer // Tumor Biology. Springer, 2012. Vol. 33, № 6. P. 2341-2348.

Sun X. et al. Nano-graphene oxide for cellular imaging and drug delivery // Nano Res. Springer Nature, 2008. Vol. 1, № 3. P. 203-212.

Wu J. et al. Graphene oxide used as a carrier for adriamycin can reverse drug resistance in breast cancer cells // Nanotechnology. 2012. Vol. 23, № 35.

Fan X. et al. The preparation and drug delivery of a graphene-carbon nanotube-Fe3Ö4 nanoparticle hybrid // J Mater Chem B. 2013. Vol. 1, № 20.

Zhang L. et al. Enhanced chemotherapy efficacy by sequential delivery of siRNA and anticancer drugs using PEI-grafted graphene oxide // Small. 2011. Vol. 7, № 4.

260. Liu Z. et al. PEGylated Nanographene Oxide for Delivery of Water-Insoluble Cancer Drugs // J Am Chem Soc. American Chemical Society, 2008. Vol. 130, № 33. P. 10876-10877.

261. Xu Q. et al. Chlorotoxin-conjugated graphene oxide for targeted delivery of an anticancer drug // Int J Nanomedicine. Dove Press, 2014. Vol. 9, № 1. P. 1433.

262. Fan L. et al. Sodium alginate conjugated graphene oxide as a new carrier for drug delivery system // Int J Biol Macromol. Elsevier B.V., 2016. Vol. 93. P. 582-590.

263. Rosli N.F. et al. Graphene Oxide Nanoplatelets Potentiate Anticancer Effect of Cisplatin in Human Lung Cancer Cells // Langmuir. American Chemical Society, 2019. Vol. 35, № 8. P. 31763182.

264. Deb A., Vimala R. Camptothecin loaded graphene oxide nanoparticle functionalized with polyethylene glycol and folic acid for anticancer drug delivery // J Drug Deliv Sci Technol. Editions de Sante, 2018. Vol. 43. P. 333-342.

265. Pooresmaeil M., Namazi H. ß-Cyclodextrin grafted magnetic graphene oxide applicable as cancer drug delivery agent: Synthesis and characterization // Mater Chem Phys. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 218. P. 62-69.

266. Bullo S. et al. Dual Drugs Anticancer Nanoformulation using Graphene Oxide-PEG as Nanocarrier for Protocatechuic Acid and Chlorogenic Acid // Pharm Res. Springer New York LLC, 2019. Vol. 36, № 6. P. 91.

267. Ma N. et al. Folic acid-grafted bovine serum albumin decorated graphene oxide: An efficient drug carrier for targeted cancer therapy // J Colloid Interface Sci. Academic Press Inc., 2017. Vol. 490. P. 598-607.

268. Javanbakht S., Namazi H. Doxorubicin loaded carboxymethyl cellulose/graphene quantum dot nanocomposite hydrogel films as a potential anticancer drug delivery system // Materials Science and Engineering C. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 87. P. 50-59.

269. Karki N. et al. Functionalized graphene oxides for drug loading, release and delivery of poorly water soluble anticancer drug: A comparative study // Colloids Surf B Biointerfaces. Elsevier B.V., 2018. Vol. 169. P. 265-272.

270. Gautam M. et al. Aerosol technique-based carbon-encapsulated hollow mesoporous silica nanoparticles for synergistic chemo-photothermal therapy // Acta Biomater. 2019. Vol. 88. P. 448461.

271. Huang C. et al. Tailored graphene oxide-doxorubicin nanovehicles via near-infrared dye-lactobionic acid conjugates for chemo-photothermal therapy // J Colloid Interface Sci. 2019. Vol. 545. P. 172-183.

272. Roy S., Sarkar A., Jaiswal A. Poly(allylamine hydrochloride)-functionalized reduced graphene oxide for synergistic chemo-photothermal therapy // Nanomedicine. 2019. Vol. 14, № 3. P. 255274.

273. Li Q. et al. Graphene-Nanoparticle-Based Self-Healing Hydrogel in Preventing Postoperative Recurrence of Breast Cancer // ACS Biomater Sci Eng. 2019. Vol. 5, № 2. P. 768-779.

274. Zhang X. et al. Trimodal synergistic antitumor drug delivery system based on graphene oxide // Nanomedicine. 2019. Vol. 15, № 1. P. 142-152.

275. de Melo-Diogo D. et al. POxylated graphene oxide nanomaterials for combination chemo-phototherapy of breast cancer cells // European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2018. Vol. 131. P. 162-169.

276. Hashemi M. et al. Layer-by-layer assembly of graphene oxide on thermosensitive liposomes for photo-chemotherapy // Acta Biomater. 2018. Vol. 65. P. 376-392.

277. Chauhan G. et al. "Gold nanoparticles composite-folic acid conjugated graphene oxide nanohybrids" for targeted chemo-thermal cancer ablation: In vitro screening and in vivo studies // European Journal of Pharmaceutical Sciences. 2017. Vol. 96. P. 351-361.

278. Shao L. et al. Mesoporous Silica Coated Polydopamine Functionalized Reduced Graphene Oxide for Synergistic Targeted Chemo-Photothermal Therapy // ACS Appl Mater Interfaces. 2017. Vol. 9, № 2. P. 1226-1236.

279. Xu X. et al. Formation of graphene oxide-hybridized nanogels for combinative anticancer therapy // Nanomedicine. 2018. Vol. 14, № 7. P. 2387-2395.

280. Chen G. et al. Intratumor delivery of amino-modified graphene oxide as a multifunctional photothermal agent for efficient antitumor phototherapy // J Colloid Interface Sci. 2023. Vol. 652. P. 1108-1116.

281. Melo B.L. et al. Sulfobetaine methacrylate-coated reduced graphene oxide-IR780 hybrid nanosystems for effective cancer photothermal-photodynamic therapy // Int J Pharm. 2023. Vol. 647. P. 123552.

282. Lima-Sousa R. et al. Hyaluronic acid-functionalized graphene-based nanohybrids for targeted breast cancer chemo-photothermal therapy // Int J Pharm. 2024. Vol. 651. P. 123763.

283. Li X. et al. Ultrasmall graphene oxide for combination of enhanced chemotherapy and photothermal therapy of breast cancer // Colloids Surf B Biointerfaces. 2023. Vol. 225. P. 113288.

284. Hosseinzadeh R., Khorsandi K., Hosseinzadeh G. Graphene oxide-methylene blue nanocomposite in photodynamic therapy of human breast cancer // J Biomol Struct Dyn. Taylor & Francis, 2018. Vol. 36, № 9. P. 2216-2223.

285

286

287

288

289

290

291

292

293

294

295

296

297

298