Контролируемая доставка лекарств и клеточная адгезия для регенерации костной ткани с помощью каркасов из полиоксометаллата Кеплерата (Mo132)/метронидазола/ПММА.

Nov 13, 2023

Том 12 научных докладов, номер статьи: 14443 (2022 г.) Цитировать эту статью

1334 Доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Целью данного исследования является изготовление нового каркаса, подходящего для регенерации тканей, обладающего антимикробной активностью и способностью контролируемой доставки лекарств. В связи с этим каркасные нановолокна были произведены с использованием полиметилметакрилата (ПММА), Mo132 в качестве полиоксометаллата Кеплерата и метронидазола. Конечные каркасы, полученные методом электропрядения, обладают характерными характеристиками, включая исключительную удвоенную прочность на разрыв, высокую гидрофильность (от 126 ± 5,2° до 83,9 ± 3,2° по углу смачивания и от 14,18 ± 0,62 % до 35,62 ± 0,24 % по поглощению воды), соответствующую биологическую активность. и клеточная адгезия. Более того, добавление Mo132 и метронидазола увеличивает скорость биоразложения полученных каркасов по сравнению с мембраной из чистого ПММА. Контролируемое высвобождение метронидазола в течение 14 дней эффективно подавляет колонизацию анаэробных микроорганизмов. В целом, результаты демонстрируют высокий потенциал Мо132 и каркаса из ПММА, нагруженного метронидазолом, для направленной регенерации кости/направленной регенерации тканей.

Процедуры направленной регенерации кости (GBR)/направленной регенерации тканей (GTR) становятся стандартным методом терапии костей или тканей. В этих процедурах используется барьерная мембрана, которая направляет рост новой кости или ткани1,2. Дефекты костей представляют собой серьезную проблему для здоровья из-за повреждения костных тканей в результате колонизации бактерий в месте раны. Поэтому желательна мембрана с высокой биосовместимостью для местной доставки антибиотиков3. С другой стороны, одной из наиболее сложных проблем в нанобиотехнологических исследованиях является отсутствие эффективных и безопасных носителей для доставки лекарств4,5,6. На сегодняшний день для доставки лекарств используются многие соединения со специфическими свойствами, в частности, к ним относятся полиоксометаллаты (ПОМ)7,8,9.

ПОМ, как полиметаллические оксиды металлов на основе ранних переходных металлов, представляют собой интригующие биомедицинские агенты благодаря своей универсальной биологической активности, молекулярной структуре, составу, растворимости, электрическим свойствам и реакционной способности, которые обеспечивают антибактериальные, противораковые и противовирусные функции10,11,12,13, 14. Возможность синтезировать ПОМ с настраиваемой молекулярной структурой и физико-химическими свойствами из легкодоступных предшественников является уникальным преимуществом ПОМ перед современными лекарствами15,16,17,18. Хотя ПОМ представляют собой многообещающую противораковую и противовирусную активность, их биомедицинское применение ограничено. Это связано с их токсичными побочными эффектами при более высоких дозах и неспецифическим взаимодействием с биомолекулами через их отрицательно заряженные структуры с довольно однородной поверхностью из плотно упакованных атомов кислорода19,20. Поэтому разработка новых, безопасных и инновационных способов более безопасной и эффективной терапии ПОМ за счет повышения их биоактивности и снижения токсических побочных эффектов представляет большой интерес21. Следовательно, ПОМ являются потенциальными кандидатами для использования в биологических науках, включая доставку лекарств и адгезию клеток для регенерации костной ткани.

Кроме того, следует отметить, что соединения с трехмерными сетками, содержащими наноразмерные отверстия и каналы, могут служить фильтрами и ловушками/хозяевами для молекулярных гостей. Эти соединения можно использовать при разделении, хранении и транспортировке лекарств22,23. Пористые сферические нанокапсулы и дискретные наноразмерные частицы типа {(MVI)MVI5}12(линкер)30 (M = Mo или W и линкер = Mo2, Fe, VO, Cr или Ln), называемые «кеплерат», представляют собой структурно четко выражены. ПОМ Keplerate можно рассматривать как искусственные клетки, поскольку они способны специфически взаимодействовать с окружающей средой24,25,26,27,28. Эти анионные пористые нанокапсулы могут быть получены с использованием различных противоионов (в основном легкого синтеза) с вышеупомянутыми характеристиками. Что еще более важно, двадцать пор типа {Mo9O9} с функциями, подобными краун-эфиру, могут быть закрыты нековалентно в кеплератах, закупоривая их катионными гостями супрамолекулярным способом29,30. Mo132, (NH4)42[MoVI72MoV60O372(CH3COO)30(H2O)72], представляет собой кеплерат с полым гигантским изополиоксомолибдатным ядром, которое может быть покрыто гидрофобными или гидрофильными оболочками катионов посредством самосборки31,32. С помощью молекулярно-динамического моделирования был продемонстрирован путь внедрения отрицательно заряженных нанокапсул в липидные бислойные мембраны посредством самосборки33. Кроме того, токсичность Мо132 изучается путем анализа периферической крови животных и предлагается использовать его в качестве контейнера или ядра для транспортировки лекарств34. Таким образом, можно использовать Кеплераты для доставки лекарств соответствующими противоионами (ПАВ).