유기적으로 표면 가공된 메조다공성 실리카 나노입자는 pH 자극에 의해 케르세틴의 방출을 제어합니다.

Aug 06, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 20661(2022) 이 기사 인용

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생리학적 조건에서 퀘르세틴과 같은 소수성 약물의 조기 방출을 제어하는 것은 최근 몇 년간 스마트하고 반응성이 뛰어난 약물 전달체 개발을 촉진하는 과제로 남아 있습니다. 이 연구에서는 아민(양으로 하전된 그룹)과 카르복실산(음으로 하전된 그룹)을 모두 갖는 기능성 화합물, 즉 4-((2-아미노에틸)아미노)-4-에 의한 메조다공성 실리카 나노입자(MSN)의 표면 변형을 보고했습니다. 간단한 기계화학 접근법을 통해 제조된 옥소부트-2-엔산(AmEA). MSN 표면 변형이 물리적, 조직적, 형태학적 특징에 미치는 영향은 TGA, N2 흡착-탈착, PSA-zeta, SEM 및 TEM을 통해 평가되었습니다. AmEA 변형 MSN(MSN-AmEA)의 BET 표면적은 858.41m2g−1이고 기공 크기는 2.69nm로 MSN보다 118% 더 높은 고농도의 케르세틴을 수용할 수 있는 것으로 나타났습니다. 또한, MSN-AmEA의 콜로이드 안정성은 특히 MSN에 비해 pH 4에서 높은 제타 전위로 알 수 있듯이 크게 향상되었습니다. MSN과 대조적으로, MSN-AmEA는 자세에 민감한 상호 작용을 하는 작용기의 존재 덕분에 pH에 의해 유발되는 케르세틴 방출을 더 효과적으로 제어하므로 DFT 연구에서 자세히 설명한 바와 같이 케르세틴 방출을 완전히 제어할 수 있습니다. 따라서 MSN-AmEA를 통한 퀘르세틴의 제어 방출은 스마트 약물 전달 시스템으로 작용하는 능력을 검증했습니다.

케르세틴(Que), 3,3',4',5,7-펜타하이드록시플라본(C15H10O7)은 다양한 야채, 과일, 식물 유래 식품, 식품, 식품에서 발견될 수 있는 천연 폴리페놀성 플라보노이드로 존재하는 잠재적인 식이 화합물 중 하나입니다. 및 음료1,2. 이 화합물은 광범위한 생물학적 활성, 특히 유방암, 결장암, 췌장암, 간암, 폐암, 전립선암, 방광암, 위암, 뼈, 혈액, 뇌, 자궁경부암, 눈 등 다양한 고위험 암에 대한 항암 활성을 가지고 있습니다3 ,4. 복용량 의존 효과로 인해 이 화합물은 낮은 농도에서 항산화 활성을 제공하지만 산화촉진 기능으로 인해 고농도에서 화학요법 효과를 이끌어냅니다. 특정 농도에서 퀘르세틴은 PI3K/Akt, MAPK와 같은 여러 경로를 통해 또는 심지어 PDK36,7의 결합을 통해 증식을 감소시키고 세포사멸을 유도하며 유사분열 과정을 억제할 수 있습니다. 불행하게도 이 화합물은 수용성이 낮아 생체 이용률이 감소합니다. 따라서 이전 연구에서는 이 문제를 해결하기 위해 스마트 약물 담체 기반 다당류8,9,10, 리포솜 화물11,12, 탄소 기반 입자13 및 무기 나노입자14,15,16를 개발했습니다. 약물 전달체의 역할은 퀘르세틴이 표적 세포에 도달하여 치료 효능을 향상시키는 것입니다. 더욱이 화물은 화학요법 효과를 높이는 고농도의 케르세틴 분자를 저장할 수 있어야 합니다. 언급된 약물 운반체 중에서 메조다공성 실리카 나노입자는 다공성 및 프레임워크 특성의 이점을 고려할 때 고농도의 약물을 포집하는 데 적합합니다.

메조다공성 실리카 나노입자(MSN)는 조정 가능한 입자 및 기공 크기, 잘 정의되고 견고한 다공성 구조 및 프레임워크, 높은 표면적 대 부피 비율, 추가로 수산기에 의해 강화된 특성으로 인해 잠재적인 약물 전달체로서 상당한 주목을 받았습니다. 변형 및 생체 적합성17. 그러나 이 나노물질은 비효율성과 비효과적인 질병 치료를 초래하는 약물 방출 제어가 부족합니다18. 따라서 이 재료의 단점을 극복하려면 추가 수정이 매우 중요합니다. Xu 등은 광유도 원자 전달 라디칼 중합을 통해 폴리(2-(디에틸아미노)에틸 메타크릴레이트) 개질된 실리카 나노입자를 개발했는데, 이는 pH 7.4보다 pH 5.5에서 방출되는 높은 약물 농도로 표시되는 pH 제어 약물 방출을 나타냅니다. 또 다른 연구에서 Chen et al.19은 pH 자극에 의해 제어 가능한 약물 방출을 달성하기 위해 폴리도파민으로 코팅된 중공 메조포러스 실리카(HMS) 나노입자를 사용했습니다. 조절 방출 메커니즘은 산성 조건에서 폴리도파민이 자가 분해되어 pH 6.5에서 40% 이상의 약물이 방출되는 반면, pH 7.4에서는 25.63%만이 방출되는 것을 기반으로 합니다. 다른 연구자들도 약물 전달 시스템을 위한 스마트 기능을 만들기 위해 폴리에틸렌이민20, 폴리펩타이드21, 키토산22 등과 같은 기능성 아미노 기반 폴리머를 사용했습니다. 제어된 방출 성능에도 불구하고 고분자 물질에 의한 MSN의 표면 변형은 본질적으로 질감 특성 감소, 입자 크기 확대 및 독성 문제에 영향을 미치는 기공 차단 효과를 유도합니다. 더욱이, 고분자 합성, 나노입자의 표면 활성화, 중합 또는 고분자 접합, 정제를 포함한 다단계 합성 절차의 복잡성은 경우에 따라 불확실한 독성 물질을 수반하고 준비 과정에서 약물이 손실되는 장애물 중 하나이기도 합니다. . 따라서 MSN의 빠르고 손쉬운 표면 기능화는 이 연구 분야에서 여전히 과제가 되고 있습니다.

MSN), indicating the diffusion rate of quercetin from MSN was faster than MSN-AmEA. This condition can be explained following these reasons: (i) texturally, the MSN has well-divine cylindrical pore structures and their size is bigger than MSN-AmEA. The pore size, as explained by Li et al.51, affects the release rate of entrapped drugs within nanoparticles in which the bigger pore size minimizes the boundaries of drugs released to the PBS environment hence increasing the release rate; (ii) The presence of defect structure along the pore channels of MSN-AmEA caused by the growing of siloxane network (Fig. 3d), might contribute in delaying of quercetin diffusion henceforth decreasing the diffusion rate constant; (iii) the electrostatic interaction of AmEA moieties with quercetin could slow down the diffusion rate. However, the kinetic release rate of MSN-AmEA at pH 4.0 was slightly higher than MSN, which confirmed the triggered release feature of this materials. The quercetin release rate under pH 7.4 was suppressed but it was elevated at pH 4.0 environment./p>

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