рН

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 7818 (2023) Цитировать эту статью

940 Доступов

1 Цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В данном исследовании методом гамма-облучения (Cs-g-PAAm/AuNP) мы приготовили pH-чувствительный нанокомпозитный гидрогель на основе хитозана, привитого мономером акриламида, и наночастиц золота. Нанокомпозит был усилен многослойным покрытием наночастиц серебра для улучшения контролируемого высвобождения противоракового препарата фторурацила, одновременно увеличивая антимикробную активность и снижая цитотоксичность наночастиц серебра в гидрогеле нанокомпозита за счет объединения с наночастицами золота для повышения способности убивать большое количество раковые клетки печени. Структура нанокомпозитных материалов была изучена с помощью FTIR-спектроскопии и рентгенограмм, которые продемонстрировали захват наночастиц золота и серебра в приготовленной полимерной матрице. Данные динамического светорассеяния выявили присутствие золота и серебра в наномасштабе с индексами полидисперсности в средних значениях, что указывает на то, что системы распределения работают лучше всего. Эксперименты по набуханию при различных уровнях pH показали, что полученные нанокомпозитные гидрогели Cs-g-PAAm/Au-Ag-NPs очень чувствительны к изменениям pH. Биметаллические pH-чувствительные нанокомпозиты Cs-g-PAAm/Au-Ag-NPs проявляют сильную антимикробную активность. Присутствие AuNP снижает цитотоксичность AgNP, одновременно увеличивая их способность убивать большое количество раковых клеток печени. Cs-g-PAAm/Au-Ag-NP содержат большое количество фторурацилового препарата, загруженного при pH 7,4, достигающее 95 мг/г. с максимальным высвобождением препарата 97% в течение 300 мин. Cs-g-PAAm/Au-Ag-NP рекомендовано использовать для пероральной доставки противораковых препаратов, поскольку они закрепляют инкапсулированное лекарство в кислой среде желудка и высвобождают его при pH кишечника.

Рак – трудно поддающееся лечению заболевание, уносящее множество жизней. Ежегодно во всем мире выявляется более десяти миллионов случаев1. Существует множество методов лечения рака, но их побочные эффекты на здоровые органы многочисленны, а иногда и фатальны2. Таким образом, целенаправленное лечение раковых и инфицированных клеток снижает побочные эффекты и используемую дозу. Нанокомпозиты вызвали большой интерес как нетрадиционные и безопасные противомикробные и противоопухолевые средства, а также как средство отслеживания распространения лечения и измерения прогресса лечения3,4. Наночастицы обладают высокой химической активностью и из-за своего небольшого размера несут на своей поверхности большое количество лекарственного средства. Из-за своего небольшого размера они также могут сильно откладываться или окисляться, теряя свои свойства, поэтому их необходимо защищать с помощью стабилизирующих агентов, таких как полимеры, поверхностно-активные вещества, полисахариды и т. д. Эффективность наночастиц в качестве катализатора, а также их цитотоксичность , зависит от нескольких факторов, включая тип используемого полимера, а также размер и форму наночастиц5,6. Ajitha и др. обнаружили, что ПВС-AgNP обладают более высокой антибактериальной активностью, чем ПЭГ-AgNP7,8,9. Особое внимание уделяется производству наноносителей, которые реагируют на раздражители, более способны к адресной доставке и более эффективны в уничтожении раковых клеток и микробов. Полимерные композиты являются отличными носителями для комбинирования нескольких процедур посредством интеллектуальной доставки различных функциональных наноматериалов. Усилия исследователей были сосредоточены на разработке нового безопасного противоракового препарата или стратегии. Поэтому усилия были сосредоточены на производстве биополимерных композитов, которые можно индуцировать извне или изнутри и сочетать (стимул-реакция) с материалами нанометрового размера и с противораковым препаратом1,10,11. Полимеры, содержащие ионизируемые функциональные группы, могут быть использованы в производстве полимеров, реагирующих на стимул-реакцию (SRP)12. Объединение SRP с выбранными наночастицами металлов или оксидов металлов приводит к производству нанокомпозитов, стимулирующих реакцию (SRN), которые могут улучшить терапевтический ответ в определенных областях заболевания на целевые опухолевые клетки. Доставка лекарств с помощью металлических нанокомпозитов основана на концепции включения/выключения биоактивных соединений, таких как лекарства, гены, и их воздействия на определенные ткани или органы посредством таких стимулов, как тепло, радиация или изменение pH9. pH-чувствительные нанокомпозиты или стимул-чувствительные нанокомпозиты (SRN) являются одними из наиболее успешных и эффективных конструкций в процессе транспортировки и доставки лекарств, поскольку инфицированные клетки являются кислыми при pH от 5 до 6,5, тогда как здоровые клетки имеют нейтральный уровень 7,4. среда1,3. Загрузка неорганических наноматериалов в полимеры повышает их стабильность и эффективность, способствует высвобождению лекарственного средства в целевом участке13,14 и продлевает время кровообращения in vivo. Наночастицы золота становятся многообещающими средствами для лечения заболеваний, а наночастицы были протестированы против целого ряда злокачественных клеток роста человека. Переходные металлы, такие как платина, обладают противоопухолевой активностью из-за их способности образовывать комплексы и активировать химию связывания и/или диссоциации и окислительно-восстановительного процесса. Соединения платины использовались и тестировались на их способность убивать раковые клетки и подавлять рост опухолей, но они имеют серьезные побочные эффекты13,14,15. Частицы серебра и золота также являются переходными металлами, которые убивают микробы, поскольку препятствуют передаче кислорода бактериям2,16. НЧ Ag/Au также могут препятствовать транспортировке ферментов через поверхность микроба или поверхность раковой клетки17. Они могут проникать в микробную клетку и изменять клеточную архитектуру микроба, вызывая тем самым гибель микроба или уничтожая инфицированные раковые клетки18. AgNP и AuNP представляют собой тип антибактериальных агентов широкого спектра действия и могут служить перспективными средствами для лечения рака4. Результаты показали значительный прогресс в борьбе с грамотрицательными и грамположительными бактериями, такими как Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis и Pediococcus acidilactici2. В точной медицине частицы золота и серебра также можно использовать в качестве средств доставки лекарств. Сочетание частиц серебра и золота может снизить цитотоксичность, одновременно повышая эффективность уничтожения микробов и раковых клеток2,16,19. Частицы серебра обладают большей способностью выступать в качестве кофактора, но их цитотоксичность по отношению к клеткам млекопитающих высока, тогда как частицы золота обладают очень низкой цитотоксичностью. Следовательно, объединение двух молекул снижает цитотоксичность при одновременном повышении активности. Объединение двух молекул ускоряет процесс реакции16,17. Чтобы извлечь выгоду из формы и размера нанометаллов, они должны быть защищены покрывающим агентом, таким как хитозан, чтобы поддерживать стабильность и активность частиц.