有機的に表面処理されたメソポーラス シリカ ナノ粒子が、pH 刺激によるケルセチンの放出を制御します。

Aug 06, 2023

Scientific Reports volume 12、記事番号: 20661 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

ケルセチンのような疎水性薬物の生理的条件下での早期放出を制御することは、近年のスマートで応答性の高い薬物キャリアの開発を動機付ける課題となっています。 この研究は、アミン（正に荷電した基として）とカルボン酸（負に荷電した基）の両方を有する機能性化合物、すなわち4-((2-アミノエチル)アミノ)-4-によるメソポーラスシリカナノ粒子(MSN)の表面修飾を報告した。単純な機械化学的アプローチによって調製されたオキソブト-2-エン酸 (AmEA)。 物理的、組織的、および形態学的特徴に対する MSN 表面改質の影響は、TGA、N2 吸脱着、PSA ゼータ、SEM、および TEM によって評価されました。 AmEA 修飾 MSN (MSN-AmEA) の BET 表面積は 858.41 m2 g-1 で、細孔サイズは 2.69 nm で、MSN よりも 118% 高い高濃度のケルセチンを収容できることが判明しました。 さらに、MSN-AmEA のコロイド安定性は、MSN と比較して、特に pH 4 での高いゼータ電位によって示されるように、大幅に改善されました。 MSN とは対照的に、MSN-AmEA は、姿勢に敏感な相互作用を持つ官能基の存在により、pH によって引き起こされるケルセチン放出の制御に優れており、DFT 研究で詳細に説明されているように、ケルセチン放出を完全に制御できる可能性があります。 したがって、MSN-AmEA を介したケルセチンの制御放出により、スマート ドラッグ デリバリー システムとして機能するケルセチンの能力が検証されました。

ケルセチン (Que)、3,3',4',5,7-ペンタヒドロキシフラボン (C15H10O7) は、さまざまな野菜、果物、植物由来の食品、および飲み物1、2。 この化合物は幅広い生物学的活性を持ち、特に乳がん、結腸がん、膵臓がん、肝臓がん、肺がん、前立腺がん、膀胱がん、胃がん、骨がん、血液がん、脳がん、子宮頸がん、眼がんなどのさまざまな高リスクがんに対する抗がん活性を示します3。 、４． この化合物は用量依存性の効果により、低濃度では抗酸化活性を発揮しますが、高濃度では酸化促進機能により化学療法効果を引き出すようになります5。 ケルセチンは、特定の濃度になると、PI3K/Akt、MAPK、さらには PDK36、7 での結合などのいくつかの経路によって、増殖を減少させ、アポトーシスを誘導し、有糸分裂プロセスを阻害する可能性があります。 残念ながら、この化合物は水溶性が低いため、生物学的利用能が低下します。 したがって、以前の研究では、この問題に対処するために、スマートドラッグキャリアベースの多糖類8、9、10、リポソームカーゴ11、12、炭素ベースの粒子13、および無機ナノ粒子14、15、16が開発されてきました。 薬物担体の役割は、ケルセチンが確実に標的細胞に到達し、治療効果を向上させることです。 さらに、貨物はその後化学療法効果を高める高濃度のケルセチン分子を貯蔵できなければなりません。 前述の薬物担体の中で、メソポーラス シリカ ナノ粒子は、その多孔性とフレームワークの性質の利点を考慮すると、高濃度の薬物を捕捉するのに適しています。

メソポーラス シリカ ナノ粒子 (MSN) は、調整可能な粒子と細孔サイズ、明確で硬い多孔質構造と骨格、高い表面積対体積比、さらにヒドロキシル基が豊富であるなどの特性により、潜在的な薬物担体としてかなりの注目を集めています。改変、および生体適合性17。 しかし、このナノ材料には薬物放出の制御が欠けており、非効率的で非効果的な疾患治療をもたらします18。 したがって、この材料の欠点を克服するには、さらなる修正が非常に重要です。 Xu ら 14 は、光誘起原子移動ラジカル重合によってポリ (2-(ジエチルアミノ)エチル メタクリレート) 修飾シリカ ナノ粒子を開発し、pH 7.4 よりも pH 5.5 で放出される薬物濃度が高いことで示される、pH 制御された薬物放出を示しました。 別の研究では、Chen et al.19 は、pH 刺激による制御可能な薬物放出を達成するために、ポリドーパミンでコーティングされた中空メソポーラス シリカ (HMS) ナノ粒子を採用しました。 制御放出機構は、酸性条件下でのポリドーパミンの自己分解に基づいており、pH 6.5 では 40% 以上の薬物が放出されますが、pH 7.4 ではわずか 25.63% です。 他の研究者も、ポリエチレンイミン 20、ポリペプチド 21、キトサン 22 などの機能性アミノベースのポリマーを利用して、ドラッグデリバリーシステムのスマートな機能を作成しています。 放出制御性能にもかかわらず、ポリマー物質による MSN の表面修飾は本質的に細孔遮断効果を誘発し、テクスチャー特性の低下、粒径の増大に影響を与え、また毒性の問題も抱えています。 さらに、高分子合成、ナノ粒子の表面活性化、重合または高分子結合、精製などの多段階の合成手順の複雑さも障害の1つであり、場合によっては、不確実な有毒物質や調製中の薬剤の損失が発生することもあります。 。 したがって、MSN の迅速かつ容易な表面官能化は、この研究分野において依然として課題となっています。