Наночастицы мезопористого кремнезема с органической поверхностью контролируют высвобождение кверцетина под воздействием pH-стимулирующих факторов.

Aug 06, 2023

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 20661 (2022) Цитировать эту статью

1550 Доступов

3 цитаты

4 Альтметрика

Подробности о метриках

Контроль преждевременного высвобождения гидрофобных препаратов, таких как кверцетин, в физиологических условиях остается проблемой, мотивирующей в последние годы разработку умных и быстро реагирующих носителей лекарств. В настоящей работе сообщается о модификации поверхности наночастиц мезопористого кремнезема (MSN) функциональным соединением, имеющим как амины (в качестве положительно заряженной группы), так и карбоксильную группу (отрицательно заряженная группа), а именно 4-((2-аминоэтил)амино)-4- оксобут-2-еновая кислота (АмЭА), полученная простым механохимическим методом. Влияние модификации поверхности MSN на физические, текстурные и морфологические характеристики оценивали с помощью ТГА, адсорбции-десорбции N2, PSA-zeta, SEM и TEM. Было обнаружено, что площадь поверхности БЭТ модифицированного AmEA MSN (MSN-AmEA) составляет 858,41 м2 г-1 с размером пор 2,69 нм, что позволяет вместить высокую концентрацию кверцетина, на 118% превышающую MSN. Кроме того, коллоидная стабильность MSN-AmEA была значительно улучшена, о чем свидетельствует высокий зета-потенциал, особенно при pH 4, по сравнению с MSN. В отличие от MSN, MSN-AmEA лучше контролирует высвобождение кверцетина, вызванное pH, благодаря наличию функциональных групп, которые имеют позо-чувствительное взаимодействие, следовательно, он может полностью контролировать высвобождение кверцетина, как показало исследование DFT. Таким образом, контролируемое высвобождение кверцетина через MSN-AmEA подтвердило его способность действовать как интеллектуальная система доставки лекарств.

Кверцетин (Que), 3,3',4',5,7-пентагидроксифлавон (C15H10O7), является одним из потенциальных пищевых соединений, существующих в виде природного полифенольного флавоноида, который можно найти в различных овощах, фруктах, продуктах растительного происхождения, и напитки1,2. Это соединение обладает широким спектром биологической активности, особенно противораковой активностью в отношении различных видов рака высокого риска, таких как рак молочной железы, толстой кишки, поджелудочной железы, печени, легких, простаты, мочевого пузыря, желудка, костей, крови, головного мозга, шейки матки, глаз и т. д.3 ,4. Благодаря своему дозозависимому эффекту это соединение оказывает антиоксидантное действие при низких концентрациях, но вызывает химиотерапевтические эффекты при высоких концентрациях благодаря своим прооксидантным функциям5. В определенной концентрации кверцетин может снижать пролиферацию, индуцировать апоптоз и ингибировать митотический процесс несколькими путями, такими как PI3K/Akt, MAPK или даже посредством связывания с PDK36,7. К сожалению, это соединение имеет низкую растворимость в воде, что снижает его биодоступность. Поэтому в предыдущих исследованиях для решения этой проблемы были разработаны умные полисахариды на основе лекарственных средств8,9,10, липосомальные грузы11,12, частицы на основе углерода13 и неорганические наночастицы14,15,16. Роль носителя лекарства заключается в том, чтобы обеспечить попадание кверцетина в клетки-мишени, тем самым повышая эффективность лечения. Более того, груз должен быть способен хранить высокие концентрации молекул кверцетина, которые впоследствии усиливают его химиотерапевтический эффект. Среди упомянутых носителей лекарственных средств мезопористые наночастицы диоксида кремния подходят для улавливания высоких концентраций лекарственных средств благодаря преимуществу их пористой и каркасной природы.

Мезопористые наночастицы диоксида кремния (MSN) привлекли значительное внимание в качестве потенциального носителя лекарств благодаря своим свойствам, таким как регулируемый размер частиц и пор, четко выраженная и жесткая пористая структура и каркас, высокое соотношение площади поверхности к объему, обогащенные гидроксильными группами для дальнейшего использования. модификация и биосовместимость17. Однако этому наноматериалу не хватает контроля над высвобождением лекарств, что приводит к неэффективности и неэффективности лечения заболеваний18. Поэтому дальнейшая модификация критически важна для преодоления недостатка этого материала. Сюй и др.14 разработали модифицированные поли(2-(диэтиламино)этилметакрилатом) наночастицы диоксида кремния посредством фотоиндуцированной радикальной полимеризации с переносом атома, демонстрируя контролируемое по pH высвобождение лекарственного средства, о чем свидетельствует высокая концентрация лекарственного средства, высвобождаемая при pH 5,5, чем при pH 7,4. В другом исследовании Чен и др.19 использовали покрытые полидофамином наночастицы полого мезопористого кремнезема (HMS) для достижения контролируемого высвобождения лекарственного средства с помощью стимулов pH. Механизм контролируемого высвобождения основан на саморазложении полидофамина в кислых условиях, в результате чего при pH 6,5 высвобождается более 40% препарата, тогда как при pH 7,4 — только 25,63%. Другие исследователи также использовали функциональные полимеры на основе аминов, такие как полиэтиленимин20, полипептиды21, хитозан22 и т. д., для создания интеллектуальных функций систем доставки лекарств. Несмотря на эффективность контролируемого высвобождения, модификация поверхности MSN полимерными веществами по своей сути вызывает эффект блокировки пор, что влияет на ухудшение текстурных свойств, увеличение размера частиц, а также на проблемы с токсичностью. Кроме того, сложность многостадийной процедуры синтеза, включающей полимерный синтез, поверхностную активацию наночастиц, полимеризацию или полимерную конъюгацию и очистку, также является одним из препятствий, которые в некоторых случаях связаны с неопределенными токсичными веществами и потерей лекарств во время приготовления. . Таким образом, быстрая и легкая поверхностная функционализация MSN по-прежнему остается проблемой в этой области исследований.