Porfyrine-ijzer-geënte mesoporeuze silica-composieten voor medicijnafgifte, kleurstofafbraak en colorimetrische detectie van waterstofperoxide
Abstract
Porfyrine-ijzermoleculen (hemine) werden met succes geënt op het gekanaliseerde mesoporeuze silica van SBA-15 (FeIX-SBA-15), waarin aangehechte heminemoleculen fungeerden als het enzym dat oxidatiereacties katalyseert. In aanwezigheid van H2 O2 , de bereide FeIX-SBA-15-composiet degradeerde effectief industriële kleurstof Orange II en katalyseerde tetramethylbenzidinehydrochloride (TMB) zowel in de oplossing als op het membraan, waaruit de colorimetrische H2 O2 detectie is bereikt. Bovendien vertoonden de hemine-geënte composieten een hoog laadgehalte van het antikankergeneesmiddel van doxorubicinehydrochloride (DOX) dat het gedrag van aanhoudende afgifte vertoonde zoals gevolgd door realtime celanalyse, wat resulteerde in een verbeterd remmend effect op de groei van kankercellen in vergelijking met die DOX / SBA -15. Het met hemine gemodificeerde mesoporeuze silica nanocomposiet biedt een geïntegreerd nanoplatform met veelbelovende biomedische toepassingen.
Inleiding
Om de nadelen van natuurlijke enzymen, zoals de gevoeligheid voor denaturatie onder zware omgevingsomstandigheden, te overwinnen, werden aanzienlijke inspanningen geleverd om enzymnabootsers met hoge stabiliteit te ontwikkelen, waaronder grafeenoxide, hemine en metalen nanodeeltjes [1, 2]. Van deze kunstmatige enzymen is hemine, het actieve centrum van heem-eiwitfamilies, een bekende natuurlijke metalloporfyrine [3]. Als katalysator kunnen metalloporfyrinecomplexen de oxidatie van milieuverontreinigende stoffen zoals polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's) en azokleurstoffen effectief katalyseren, die de substraatmoleculen omzetten in functionele zuurstofhoudende organische verbindingen of ze afbreken tot onschadelijke verbindingen [4,5,6]. Desalniettemin kan de katalytische activiteit van hemine lijden onder de oxidatieve zelfafbraak, moleculaire aggregatie om inactieve dimeren op te leveren en lage oplosbaarheid in waterige buffers [7]. Immobilisatie van hemine op een vaste drager met een groot oppervlak heeft gezorgd voor een economische maar efficiënte strategie om zijn hoge katalytische prestaties te bereiken en tegelijkertijd het onbevredigende verlies aan activiteit bij praktisch gebruik te minimaliseren.
Vanwege de haalbaarheid van structurele aanpassingen aan de buiten- en binnenoppervlakken [8], hebben verschillende soorten mesoporeuze siliciumnanomaterialen (MSN's) met metalloporfyrine steeds meer aandacht gekregen voor diverse toepassingen. Huang et al. meldden op hemine gebaseerde mesoporeuze silica nanoreactoren met opmerkelijke peroxidase-achtige activiteit [9]. Barbosa et al. ontwikkelde metalloporfyrines geïmmobiliseerd Fe3 O4 @SiO2 mesoporeuze submicrosferen als herbruikbare biomimetische katalysatoren voor koolwaterstofoxidatie [10]. Zeer recent hebben Sun et al. rapporteerde een nieuwe chemiluminescentiesensor op basis van bioherkenning met dubbele aptameer en hemine-ingekapseld mesoporeus silica voor trombinedetectie [11]. Van de verschillende MSN's vertoont SBA-15 (Santa Barbara Amorphous-15) de hexagonale poriestructuur en instelbare poriegrootte van 3-10 nm, haalbaar voor chemische enting van functionele moleculen [8, 12]. Als siliciummaterialen heeft SBA-15 een lagere biologische toxiciteit en een grote hoeveelheid labiele Si-OH-groepen op de oppervlakken van SBA-15 kunnen worden gebruikt voor het enten van andere functionele moleculen om meer functionaliteit van SBA-15 te verlenen [13]. Er is gemeld dat SBA-15 kan worden gebruikt als drager voor enzymimmobilisatie, antilichaamlading en medicijnafgifte [14,15,16].
DOX als een effectief chemotherapeutisch antibioticum is de eerstelijnsbehandeling voor een breedspectrumkanker, maar de bijwerkingen ervan in de klinieken blijven een ernstig probleem [17]. Om de therapeutische werkzaamheid te verbeteren en tegelijkertijd de systematische toxiciteit van DOX te verminderen, zijn er aanzienlijke inspanningen geleverd op het gebied van moleculair ontwerp en de ontwikkeling van formuleringen van verschillende medicijnafgiftesystemen. Nadat de mesoporeuze MCM-41 (Mobil Composition of Matter No. 41) voor het eerst werd gebruikt als medicijndrager in 2001 [18], bezaten MSN's, waaronder SBA-15, een gunstige eigenschap [19, 20] vanwege hun inherente poriestructuur die wenselijk is voor het laden van medicijnen en loslaten. Desalniettemin kunnen de gecompliceerde chemische modificaties op MSN's hun praktische toepassing beperken.
In deze studie hebben we met succes hemine op de SBA-15 geënt om een composietmateriaal (FeIX-SBA-15) (Schema 1) te bouwen, waarin niet alleen de enzymachtige activiteit van hemine behouden bleef, maar ook de efficiënte inkapseling en aanhoudende afgifte van doxorubicinehydrochloride (DOX) werd bereikt zoals weerspiegeld door de groeicurve van geïncubeerde kankercellen door de real-time cell analyzer (RTCA)-technologie [21,22,23]. Er werd met name een relatief hoog gehalte aan DOX verkregen voor DOX/FeIX-SBA-15 in vergelijking met ons eerdere werk met behulp van met ferroceencarbonzuur gemodificeerd SBA-15 (FCA-SBA-15) [24], wat mogelijk te wijten is aan de geraffineerde π-π stapeling tussen geënte FeIX en DOX in de drager. Dankzij de vaste vorm van FeIX-SBA-15 die op een commercieel filtermembraan was geïmmobiliseerd, werd bovendien een stroomkatalyse-formaat ontwikkeld voor effectieve kleurstofafbraak en colorimetrische detectie van waterstofperoxide.
De SBA-15 geënt met FeIX voor het laden van DOX-medicijnen tegen kanker
Materialen en methoden
Materialen
Alle reagentia waren van analytische kwaliteit (A.R.) en werden zonder verdere zuiveringen gebruikt. Tri-block-copolymeer Pluronic P123 (EO20 PO20 EO20 , MW =-5800) werd gekocht bij Sigma-Aldrich (Duitsland). 3-aminopropyltriethoxysilaan (APTES), tetraethylorthosilicaat (TEOS), zuur oranje II en tetramethylbenzidine hydrochloride werden verkregen van Shanghai Aladdin biologische technologie Co., Ltd (China). Hemin en doxorubicinehydrochloride werden gekocht bij Shanghai Macklin Biochemical Co., Ltd (China). Trypsine-EDTA-oplossing werd verkregen van Beyotime Biotechnology Co., Ltd (China). Celkweekmedia (RPMI-1640) waren van GE Healthcare Life Sciences Co., Ltd (China). Foetaal runderserum (FBS) werd verkregen van Gibco Co., Ltd (VS). Penicilline en streptomycine waren van Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. De A549-cellijn werd verkregen van de American Type Culture Collection (ATCC).
Chemisch enten van SBA-15 voor het laden van medicijnen
SBA-15 werd bereid zoals eerder gerapporteerd [12]. Vervolgens werd 0,40 g SBA-15 gedispergeerd in 140 ml methylbenzeen bij 80 °C en werd APTES (1,2 ml) toegevoegd. Vervolgens werd het mengsel nog 8 uur geroerd en gescheiden door 5 minuten te centrifugeren bij 5000 rpm. Na wassen met ethanol en water werden de resulterende producten, APTES-SBA-15, bij 80 °C gedroogd. Hemin (0,15 g) werd eerst gedispergeerd in 30 ml DMSO en gevolgd door de toevoeging van APTES-SBA-15 (0,60 g), en vervolgens werd het mengsel nog 7 uur bij 70°C geroerd. Het resulterende product werd gecentrifugeerd, gewassen en tenslotte gedroogd, wat FeIX-SBA-15 was.
Nadat FeIX was gevalideerd om met succes te worden geënt op SBA-15, en FeIX-SBA-15 (0,50 g) werd gesuspendeerd in 20 ml gedeïoniseerd water dat DOX·HCl (2 mg/ml) bevat en gedurende 24 uur bij 37 °C werd geroerd om laad DOX. Vervolgens werden de producten gedurende 5 minuten bij 5000 tpm gecentrifugeerd. Na wassen, drogen en malen werden de eindproducten verzameld (DOX/FeIX-SBA-15).
Karakteriseringen
De morfologische kenmerken van het monster werden bestudeerd met een scanning-elektronenmicroscoop (SEM, Hitachi SU-1510) met een energiedispersieve spectroscopie (EDS) röntgendetector die werkte bij een versnellende spanning van 15 kV. De kleine hoek röntgendiffractie (SAXRD) patronen van geprepareerde materialen werden verzameld door een Smartlab TM 9 KW röntgendiffractometer met behulp van Cu Kα-straling (λ = 0,154 nm) in de 2θ van 0,2°–8°. Röntgenfluorescentie (XRF) -analyse werd gemeten op röntgenfluorescentiespectrometer (Thermo Scientific, VS). De stikstofsorptie-isothermen werden gemeten op een volumetrische adsorptie-analysator (BELSORP-MINI, Japan) in een relatief drukbereik P/P0 van 0,01 tot 0,99. Het specifieke oppervlak en de verdeling van de poriegrootte werden berekend met behulp van respectievelijk de Brunauer-Emmett-Teller (BET) en Barrett-Joyner-Halenda (BJH) metingen. Vaste UV-vis-spectra van materialen werden geregistreerd door Solid UV-vis-spectrofotometer (Thermo Scientific, VS). De absorptiespectra van monsters werden gemeten op een ultraviolette en zichtbare spectrofotometer (UV–vis 7300, China) om de DOX-drugladingsinhoud (DLC) te berekenen volgens de volgende formule:DLC (wt. %) = (gewicht van geladen geneesmiddel/totaal gewicht van mesoporeus materiaal en geladen medicijn) *100%. Het ijzergehalte van DOX / FeIX-SBA-15 werd bepaald door een inductief gekoppelde plasma-emissiespectrometer (ICP, PE Optima 2000DV, VS). Voor analyse werd de DOX/FeIX-SBA-15 eerst volledig opgelost in fluorwaterstofzuur, vervolgens werd fluorwaterstofzuur vervluchtigd en werd het monster opnieuw opgelost in geconcentreerd salpeterzuur.
Katalytische activiteit en afbraakgedrag van FeIX-SBA-15
Gebruikmakend van de enzym-achtige activiteit van FeIX, werden de katalytische activiteit van de TMB en het degradatiegedrag van de zure sinaasappel II in oplossing onderzocht. Een gemengde oplossing die 20 mM NaOH en 1,5 mM Triton X-100 bevatte, werd bereid en vervolgens werd deze 4 keer verdund met PB-oplossing voor het oplossen van FeIX-SBA-15. In de katalytische TMB-reactie werd 500 L FeIX-SBA-15 (600 μg/ml) gemengd met 500 μL H2 O2 (2 mM) als substraat werd gebruikt om TMB af te breken (500 L, 3 mg/ml). De spectrale metingen werden uitgevoerd met specifieke tijdsintervallen om de mate van reactie te evalueren. Om het degradatiegedrag van gesynthetiseerde composieten te bestuderen, is het mengsel van 500 L FeIX-SBA-15 (600 μg/mL) oplossing en 500 μL 10 mM H2 O2 oplossing diende als substraat. Vervolgens werd 500 L Orange II (0,25 mM) aan bovenstaande oplossing toegevoegd. De absorptiemetingen zijn opgenomen bij 485 nm.
Bovendien werden de composieten verder geïmmobiliseerd op het commerciële filtermembraan om zuuroranje II af te breken op een manier met stromingskatalyse. 5 ml gesuspendeerde oplossing van FeIX-SBA-15 (600 μg / ml) werd door een commercieel filter (0,22 μm, Millipore) geleid zodat het materiaal op het filter kon worden opgevangen en bij kamertemperatuur gedroogd. 500 μL Orange II (0,25 mM) oplossing gemengd met 500 μL H2 O2 (10 mM) en 500 μL H2 O werd geleid door het commerciële filtermembraan geladen met FeIX-SBA-15. De spectrale metingen van het mengsel werden geregistreerd.
Colorimetrische detectie van H2 O2
Voor H2 O2 detecties in oplossing, werden de mengsels van 500 L FeIX-SBA-15 (600 g/mL) en 500 μL TMB (3 mg/mL) bereid. Vervolgens 500 μL H2 O2 van verschillende concentraties (25-500 μM) werd aan de bovenstaande oplossingen toegevoegd en gedurende 10 minuten bij 30 ° C geïncubeerd. Ten slotte werden de spectrale metingen geregistreerd bij 651 nm.
Tegelijkertijd wordt de meting van H2 O2 werd uitgevoerd op het commerciële filtermembraan geïmmobiliseerd de composieten op een manier van stroomkatalyse. Het gemodificeerde membraan werd verkregen zoals hierboven beschreven. Vervolgens worden de mengsels van 500 μL H2 O2 (0,293 ~ 8,8 mM), 500 μL TMB (2 mg/mL) en 500 μL H2 O werden afzonderlijk door de gemodificeerde commerciële filtermembranen geleid, waarna de spectrale metingen van het mengsel werden geregistreerd bij 651 nm.
De absorptie werd uitgezet tegen de concentratie van H2 O2 , en de detectielimiet (LOD) van de methode wordt geëvalueerd via de formule:LOD = 3RSD/slope. (RSD:relatieve standaarddeviatie).
Cell Clture en RTCA-detectie
Menselijke niet-kleincellige longcellen A549 werden gekweekt met RPMI-1640-medium, dat 10% FBS, 1% penicilline-streptomycine-oplossing bevatte in een incubator met 5% CO2 bij 37 ° C (Thermo Scientific). Real-time celanalysator (RTCA) -technologie (xCELLigence-systeem, ACEA Biosciences Inc.) en Cell Counting Kit-8 (CCK-8, DOJINDO Laboratory) -methode werden gebruikt voor de cytotoxiciteitsevaluatie van de materialen. Bij RTCA-detectie werden 5000-8000 cellen per putje gezaaid in E-plaat. Celincubatie en -proliferatie werden in realtime gevolgd door de analysator, waarbij de signaalveranderingen werden uitgedrukt als een willekeurige eenheid gedefinieerd als celindex (CI). Cellen werden blootgesteld aan FeIX-SBA-15 en DOX/FeIX-SBA-15 in een concentratie van 12,6 µg/ml. De concentratie van DOX was 0,50 µg/ml. Trouwens, om de IC50 . te verkrijgen van DOX/FeIX-SBA-15 werden cellen gedetecteerd die waren behandeld met verschillende doses DOX/FeIX-SBA-15 van 1,6 tot 50,4 µg/ml. Bovendien werd de CCK-8-kitassay als eindpuntmethode gebruikt om de cytotoxiciteit van materialen te detecteren. Het CCK-8-reagens werd gedurende 2 uur met cellen geïncubeerd en de absorptie werd gemeten met een microplaatlezer bij een golflengte van 450 nm.
Resultaten en discussie
Materialen Karakteriseringen
De composiet van DOX/FeIX-SBA-15 werd gesynthetiseerd zoals geïllustreerd in Schema 1. APTES-SBA-15 werd eerst bereid via amineringsreactie [13]. Vervolgens werden de moleculen van FeIX geënt op het oppervlak van APTES-SBA-15 door een amidereactie en elektrostatische interactie tussen de carboxylgroepen en de aminogroepen in de mesoporie. Ten slotte werd het antikankergeneesmiddel DOX geladen in FeIX-SBA-15-composieten met de sterke moleculaire interacties van π-π-stapeling tussen FeIX en DOX als gevolg van het geconjugeerde vlakke macrocyclische molecuul van FeIX [25] en de anthracyclinechromofoor van DOX [24].
De microstructuur van het composietoppervlak werd geëvalueerd door middel van scanning elektronenmicroscopie (SEM). Zoals getoond in Fig. 1a, werden SBA-15 van buisvormige structuren met een zekere uniformiteit van grootte van 0, 4-1 μm gevormd in SBA-15 en bevestigde FeIX- en DOX-moleculen veroorzaakten geen duidelijke morfologische veranderingen. De TEM-afbeeldingen (Fig. S1) van DOX / FeIX-SBA-15 in vergelijking met SBA-15 valideerden de behouden mesostructuur na de chemische modificaties. De chemische samenstelling van DOX/FeIX-SBA-15 werd verder geschat met behulp van röntgenfluorescentiespectroscopie. Zoals weergegeven in tabel S1, werden Si, O, C, Fe en sporen van andere geabsorbeerde elementen gevonden in DOX / FeIX-SBA-15. Vergeleken met die van FeIX-SBA-15 was het berekende atoompercentage van Si (~ 24,3%) en Fe (~ 2,5%) in DOX/FeIX-SBA-15 iets lager, maar de hoeveelheid C (11,3%) is relatief hoog, wat wijst op de succesvolle inkapseling van DOX. Om de oppervlaktecomponenten verder te evalueren, werden vaste UV-vis-spectra van composieten opgenomen. Zoals getoond in Fig. S2, vergelijkbaar met die van FeIX-moleculen, vertoonde FeIX-SBA-15 absorptiebanden bij 250-350 nm, 450-550 nm en 600-700 nm, terwijl er geen vrijwel waarneembare banden waren voor SBA-15 [ 26]. Ter vergelijking:DOX/FeIX-SBA-15 vertoonde een brede absorptieband van 450-550 nm afkomstig van de DOX.
een SEM-beelden van SBA-15 en DOX/FeIX-SBA-15. b Kleine engel röntgendiffractiepatronen van materialen. Stikstofadsorptie-isothermen (c ) en poriegrootte (d ) van verkregen materialen:I SBA-15, II DOX/SBA-15, III FeIX-SBA-15 en IV DOX/FeIX-SBA-15
De kleine hoek röntgendiffractie-analyse van composieten werd ook uitgevoerd. Zoals getoond in Fig. 1b, vertoonden de SAXRD-patronen van SBA-15 een hoofddiffractiepiek bij 0,94 ° met twee waarneembare pieken bij 1,6 ° en 1,8 ° die respectievelijk (100), (110) en (200) kristallijne vlakken reflecteren, wijzend tot een goed gedefinieerde mesostructuur [27]. Vergeleken met SBA-15 vertoonden de SAXRD-patronen van DOX/SBA-15 een afname in piekintensiteit, wat aangeeft dat de geladen DOX geen schade aan de poriestructuur aanrichtte. Het enten van FeIX in SBA-15 resulteerde echter in een waarneembare piekverschuiving naar grote hoeken met verminderde piekintensiteit van (110) en (200) kristallijne vlakken, wat suggereert dat de mesostructurele regelmaat van materialen gedeeltelijk verloren gaat [28]. Met name veroorzaakte verdere belasting van DOX in FeIX-SBA-15 het verdwijnen van (110) en (200) kristallijne vlakken.
Om de mesostructurele parameters van de monsters te verkrijgen, werden de stikstofsorptie-isothermen geregistreerd. Zoals getoond in Fig. 1C, vertoonden alle monsters typische type IV isothermen met een scherpe capillaire condensatiestap bij hoge relatieve drukken, wat wijst op het behoud van mesostructuur na chemische modificaties [24]. Zoals getoond in Fig. 1D en Tabel S2, vergeleken met die van SBA-15 van ~ -6 nm, werd een afname van de poriegrootte na conjugatie van FeIX / DOX waargenomen, wat de resultaten van SAXRD bevestigt. Het DOX-laadgehalte in DOX/SBA-15 en DOX/FeIX-SBA-15 werd berekend op respectievelijk 1,14% en 4,27%. De resultaten gaven aan dat FeIX-geënte SBA-15 het belastingsvermogen van DOX in de mesoporiën verbeterde, wat ~ 3.7-voudig was van DOX/SBA-15 en ~ 1.6-voudig van dat van DOX/FCA-SBA-15 uit ons eerdere werk [24]. Een dergelijk verbeterd laadvermogen van medicijnmoleculen kan worden toegeschreven aan de verfijnde moleculaire interacties tussen FeIX en DOX.
Katalytische activiteit en afbraakgedrag van geraspte hemine op Mesopores
De katalytische activiteit van FeIX-SBA-15 werd geëvalueerd met behulp van TMB in aanwezigheid van H2 O2 als een modelreactie [29]. Figuur 2a liet zien dat de absorptie-intensiteit van de testoplossing (TMB + H2 O2 + FeIX-SBA-15) nam toe met de katalytische reactietijd. Dienovereenkomstig veranderden oplossingen in blauwe kleur en werden ze met de tijd donkerder (figuur 2b). De reactie trad echter niet op wanneer ofwel H2 O2 of FeIX-SBA-15 was afwezig in de oplossing, wat wijst op een peroxidase-activiteit van FeIX-SBA-15. Ondertussen, zoals getoond in Fig. S3A, was FeIX-SBA-15 in staat om Orange II af te breken in aanwezigheid van H2 O2 zoals gemeten door de UV-vis absorptie binnen een reactietijd van 3 uur.
een De verandering in UV-vis absorptie van FeIX-SBA-15 gemengd met TMB en H2 O2 . b Foto's van oplossingen met TMB, H2 O2 , en FeIX-SBA-15 op een ander tijdstip. De lineaire kalibratieplot van H2 O2 in oplossing (c ) en op FeIX-SBA-15 gemodificeerd membraan (d )
Gebruikmakend van de vaste vorm van hemine-transplantaat mesoporeuze composieten, werd een stroomkatalyse-formaat op basis van het FeIX-SBA-15-geïmmobiliseerde commerciële filtermembraan getest op organische transformaties [30, 31]. Zoals getoond in Fig. S3B, wanneer H2 O2 en Orange II-mengsel ging door het gemodificeerde membraan, vergeleken met het controlemembraan met alleen SBA-15 (Fig. S3C), nam de absorptie-intensiteit van de oplossing gelijktijdig af, wat wijst op het FeIX-SBA-15 geïmmobiliseerde membraan met grote katalytische activiteit na hergebruik, wat zou kunnen worden toegepast bij de kleurstofafbraak in afvalwater [32, 33].
Bovendien vertoonden composieten die hemine bevatten, vergeleken met mierikswortelperoxidase, opmerkelijke katalytische activiteit in het brede pH-bereik, wat toeschrijft aan voldoende stabiliteit van hemine onder relatief zware omstandigheden, waaronder een zure oplossing [29, 34], wat van praktisch belang is.
Colorimetrische detectie van H2 O2
Gebaseerd op het TMB-katalysereactiemodel van FeIX-SBA-15, een colorimetrische strategie voor de bepaling van H2 O2 in oplossing werd vastgesteld met de kalibratiegrafiek getoond in Fig. 2c. Het concentratiebereik van H2 O2 was van 25–500 μM met een detectielimiet (LOD) van 2,1 μM.
Achtereenvolgens een eenvoudige chromogene detectie van H2 O2 is ook ontwikkeld door directe filtering van H2 O2 van verschillende concentraties door het FeIX-SBA-15 gemodificeerde commerciële membraan. Zoals weergegeven in figuur 2d, wordt het lineaire detectiebereik geschat op 0,293 tot 8,80 mM met een detectielimiet van 0,067 mM. De vergelijking van de verkregen analytische parameters met die van eerdere rapporten is weergegeven in tabel 1, die indicatief is voor de detectieprestaties gerelateerd aan de reactieomstandigheden zoals katalysatorconcentratie, pH en testtemperatuur [35]. Hoewel de voorgestelde methode niet beter presteerde dan die eerdere rapporten, waren de analytische prestaties met een breed kalibratieconcentratiebereik vergelijkbaar met chromogene methoden.
Cytotoxiciteitstest en dynamische monitoring van de effecten van DOX-geladen complexen op cellen
Zoals weergegeven in Fig. 3, werden de groeiremmende effecten van monsters op A549-cellen eerst geëvalueerd met de CCK-8-kit en de gemeten halfremmende concentraties (IC50 ) van 24 uur zijn samengevat in Tabel S3. De met SBA-15 behandelde cellen van 150 g/ml behielden nog steeds meer dan 80% levensvatbaarheid van de cellen, wat de lage cytotoxiciteit van materialen weerspiegelt. De IC50 van DOX/FeIX-SBA-15 (12,6 g/ml) was ~ vier keer lager dan die van DOX/SBA-15 (58,8 g/ml) en ~ drie keer lager dan FeIX-SBA-15 (35,4 g/ml), wat suggereerde dat het enten van FeIX op SBA-15 efficiënt was om DOX te laden om het cytotoxische effect te verbeteren.
Levensvatbaarheid van A549-cellen die zijn geïncubeerd met respectievelijk SBA-15, FeIX-SBA-15, DOX, DOX/SBA-15, DOX/FeIX-SBA-15
De groeistatussen van A549-cellen die met verschillende composieten waren behandeld, vertoonden de aanhoudende afgifte van het geneesmiddel in Fig. 4a, b, gevolgd door RTCA, die is gebaseerd op een labelvrij impedantiedetectieprincipe om de fysiologische omstandigheden van cellen weer te geven [41]. Zoals getoond in Fig. 4a, namen bij de geteste dosering de celindexwaarden van met DOX behandelde cellen eerst toe en namen vervolgens snel af, een scherpe daling van de genormaliseerde celindex (NCI) -waarden waargenomen met een DNA-beschadigingsproces [42]. De NCI-waarden van zowel FeIX-SBA-15 (12,6 g/ml) als DOX/FeIX-SBA-15 (12,6 g/ml) waren lager dan die van de controle, maar de NCI-waarden namen toe met de incubatietijd. Vergeleken met FeIX-SBA-15 namen de NCI-waarden van met DOX/FeIX-SBA-15 behandelde cellen toe tijdens de eerste paar uur van de behandeling. Vanwege het duurzame afgiftegedrag van medicijnafgifte en de effectieve concentratieaccumulatie van DOX dat vrijkomt uit de mesoporiën van DOX/FeIX-SBA-15 was echter niet voldoende om de meeste cellen te doden, de celgroei van A549-cellen behandeld met DOX/ FeIX-SBA-15 vertoonde een relatief stabiele en remmende toestand, terwijl de celindexwaarden van met FeIX-SBA-15 behandelde cellen significant toenamen in het volgende proces. Bij de IC50 concentratie van 12,6 μg/ml (CCK-8), werd de NCI-waarde van DOX/FeIX-SBA-15 na 24 uur hoger gevonden dan de 50% van de controlegroep. Daarom werd een meervoudig dosiseffect van DOX/FeIX-SBA-15 op cellen geregistreerd (Fig. 4B) en werden de afgeleide dosis-responscurven van de geregistreerde NCI van DOX/FeIX-SBA-15 berekend met behulp van RTCA-software (Fig. . 4c, d). De IC50 De waarde van met DOX/FeIX-SBA-15 behandelde cellen werd bepaald op 15,0 (24 uur), wat consistent was met CCK-8-tests. En na 48 uur incubatie, de IC50 berekend was 6,7 (48 h) µg/ml.
De celgroei van A549-cellen behandeld met verschillende materialen (a ) en (b ) verschillende concentraties DOX/FeIX-SBA-15 (a-f:1,6, 3,2, 6,3, 12,6, 25,2 en 50,4 µg/ml) met de dosis-responscurves (c , d ). De zwarte lijn in Afb. a &b suggereert het tijdstip van het toevoegen van materialen
Conclusie
In deze studie hebben we met succes heminemoleculen op SBA-15 geënt voor meerdere toepassingen. De geconstrueerde FeIX-SBA-15 was wenselijk voor het laden van geneesmiddelen tegen kanker en was effectief om TMB te katalyseren en zuuroranje II af te breken, zowel in oplossing als op het membraan in aanwezigheid van H2 O2 . Op basis van TMB-katalysemodelreactie, een colorimetrische strategie voor de kwantitatieve analyse van H2 O2 werd opgericht. Bovendien gaf de FeIX-geënte SBA-15 de voorkeur aan een relatief hoog laadgehalte van DOX en een verbeterd remmend effect op de groei van kankercellen in vergelijking met dat van DOX/SBA-15. Ondertussen werd de cytotoxiciteit van DOX/FeIX-SBA-15 op A549 dynamisch gevolgd door RTCA, wat duidelijk het gedrag van de geneesmiddelmoleculen DOX uit mesoporiën suggereert. Op basis hiervan verminderde dit medicijnafgiftesysteem de cytotoxiciteit van DOX, maar was het nog steeds effectief in het remmen van de groei van tumorcellen. Alles bij elkaar genomen zou het met hemine geënte mesoporeuze silica nanocomposiet dat we produceerden als vaste katalysator en medicijnafgiftesysteem een veelzijdig nanoplatform kunnen bieden met enorme biomedische mogelijkheden.
Beschikbaarheid van gegevens en materialen
Alle gegevens zijn onbeperkt beschikbaar.
Nanomaterialen
- Nanovezels en filamenten voor verbeterde medicijnafgifte
- Omgevingsgevoelige metaal-organische raamwerken als medicijnafgiftesysteem voor tumortherapie
- Op cellen gebaseerde medicijnafgifte voor kankertoepassingen
- Zebravis:een veelbelovend real-time modelsysteem voor door nanotechnologie gemedieerde neurospecifieke medicijnafgifte
- S, N co-gedoteerde grafeen Quantum Dot/TiO2-composieten voor efficiënte fotokatalytische waterstofgeneratie
- Grafeen- en polymeercomposieten voor toepassingen met supercondensatoren:een recensie
- Koolstofnanodots als dual-mode nanosensoren voor selectieve detectie van waterstofperoxide
- De voorbereiding van Au@TiO2 Yolk–Shell Nanostructure en zijn toepassingen voor afbraak en detectie van methyleenblauw
- Onderzoek naar fysisch-chemische kenmerken van een op nanoliposoom gebaseerd systeem voor dubbele toediening van geneesmiddelen
- Gemakkelijke synthese en verbeterde fotokatalytische activiteit van zichtbaar licht van nieuwe p-Ag3PO4/n-BiFeO3-heterojunctie-composieten voor degradatie van kleurstoffen
- Vervaardiging van hybride nanostructuren op basis van Fe3O4-nanoclusters als theranostische middelen voor magnetische resonantiebeeldvorming en medicijnafgifte