Tổng hợp và đặc trưng hóa khung hữu cơ kim loại phủ polymer thông minh core-shell MnFe2O4@ cho hệ thống chuyển giao thuốc có định hướng

Chemical Papers - Tập 77 Số 7 - Trang 3897-3909 - 2023
Maryam Abdollahy1, Hossein Peyman1, Hamideh Roshanfekr1, Azeez O. Idris2, Shohreh Azizi2, Linda L. Sibali3
1Department of Chemistry, Ilam Branch, Islamic Azad University, Ilam, Iran
2UNESCO‐UNISA Africa Chair in Nanosciences and Nanotechnology, College of Graduate Studies, University of South Africa, Muckleneuk Ridge, PO Box 392, Pretoria 0002, South Africa
3Department of Environmental Sciences, College of Agriculture and Environmental Sciences, University of South Africa, P.O. Box 392, Florida, 1710, South Africa

Tóm tắt

Tóm tắtCác nhà khoa học hiện đang nỗ lực phát triển các phương pháp chuyển giao thuốc hiệu quả hơn và ít gây hại hơn đến mô. Một phương pháp là sử dụng một loại chất mang đặc biệt để giúp thuốc đến đúng nơi trong cơ thể. Trong nghiên cứu này, một chất mang nano khung hữu cơ kim loại với công thức IRMOF-3 [Zn4O(NH2-BDC)3] đã được chế tạo thành công, chứa các nanoparticle từ tính của mangan ferrite (MnFe2O4) và thuốc doxorubicin được bao trong một polymer thông minh nhạy cảm với pH và nhiệt độ của poly-N-isopropylacrylamide. Doxorubicin, một loại thuốc chống ung thư, đã được nạp vào các lỗ của khung hữu cơ kim loại từ tính và được sửa đổi với polymer thông minh poly(N-isopropylacrylamide-co-AA), có nhiệt độ dung dịch tới hạn thấp (LCST) nhỏ hơn 38 °C. Quá trình tổng hợp các nanoparticle từ tính và các khung hữu cơ kim loại từ tính bao trong polymer thông minh đã được điều tra bằng nhiều kỹ thuật phân tích khác nhau như quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier, phân tích khả năng ổn định nhiệt, BET, và VSM. Các hạt trong chất mang nano được tổng hợp có kích thước đồng nhất, có đặc tính từ tính cao và ổn định nhiệt. Diện tích bề mặt hiệu quả là 7.26 m2/g, và thể tích lỗ là 166.394 m. Chất mang thuốc có khả năng nạp tới 78% thuốc vào dung dịch. Sự giải phóng thuốc cao nhất được quan sát khi pH là 5 và nhiệt độ cao hơn LCST. 71% tế bào ung thư đã bị tiêu diệt bởi chất mang thuốc trong môi trường nuôi cấy. Hệ thống nano này, được thiết kế với khả năng giữ thuốc cao hơn, giảm tác dụng phụ và kiểm soát giải phóng trong các điều kiện khác nhau, là phù hợp như một hệ thống chuyển giao thuốc.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Aguilar MR, Elvira C, Gallardo A, Vazquez B, Román JS (2007) Smart polymers and their applications as biomaterials. Top Tissue Eng 3:6

Alidadykhoh M, Pyman H, Roshanfekr H (2021) Application of a new polymer AgCl nanoparticles coated polyethylene terephetalat [PET] as adsorbent for removal and electrochemical determination of methylene blue dye. Chem Methodol 5:96–106

Babincova M, Babinec P (2009) Magnetic drug delivery and targeting: principles and applications. Biomed Pap Med Fac Univ Palacky Olomouc Czech Repub 153:243–250

Bellusci M, Guglielmi P, Masi A, Padella F, Singh G, Yaacoub N, Peddis D, Secci D (2018) Magnetic metal–organic framework composite by fast and facile mechanochemical process. Inorg Chem 57:1806–1814

Bennet J, Tholkappiyan R, Vishista K, Jaya NV, Hamed F (2016) Attestation in self-propagating combustion approach of spinel AFe2O4 (A = Co, Mg and Mn) complexes bearing mixed oxidation states: magnetostructural properties. Appl Surf Sci 383:113–125

Cao MJ, Li LY, Xu WL (2010) Synthesis and properties of biodegradable thermo-and pH-sensitive poly[(N-isopropylacrylamide)-co-(methacrylic acid)] hydrogels. Polym Degrad Stab 95:719–724

Chowdhuri AR, Bhattacharya D, Sahu SK (2016) Magnetic nanoscale metal organic frameworks for potential targeted anticancer drug delivery, imaging and as an MRI contrast agent. Dalt Trans 45:2963–2973

Coughlan DC, Corrigan OI (2006) Drug–polymer interactions and their effect on thermoresponsive poly (N-isopropylacrylamide) drug delivery systems. Int J Pharm 313:163–174

Danaei M, Dehghankhold M, Ataei S, Hasanzadeh Davarani F, Javanmard R, Dokhani A, Khorasani S, Mozafari MR (2018) Impact of particle size and polydispersity index on the clinical applications of lipidic nanocarrier systems. Pharmaceutics 10:57

Du C, Deng D, Shan L, Wan S, Cao J, Tian J, Achilefu S, Gu Y (2013) A pH-sensitive doxorubicin prodrug based on folate-conjugated BSA for tumor-targeted drug delivery. Biomaterials 34:3087–3097

Fan T, Li M, Wu X, Li M, Wu Y (2011) Preparation of thermoresponsive and pH-sensitivity polymer magnetic hydrogel nanospheres as anticancer drug carriers. Colloids Surfaces B Biointerfaces 88:593–600

Farooqi ZH, Khan HU, Shah SM, Siddiq M (2017) Stability of poly (N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) polymer microgels under various conditions of temperature, pH and salt concentration. Arab J Chem 10:329–335

Frey HV (2006) Impact constraints on the age and origin of the lowlands of Mars. Geophys Res Lett 33:8

Ghasemi J, Peyman H, Niazi A (2007) Spectrophotometric determination of acidity constants of 4-(2-pyridylazo) resorcinol in various micellar media solutions. J Chin Chem Soc 54:1093–1097

Gholivand MB, Peyman H, Gholivand K, Roshanfekr H, Taherpour AA, Yaghobi R (2017) Theoretical and instrumental studies of the competitive interaction between aromatic α-aminobisphosphonates with DNA using binding probes. Appl Biochem Biotechnol. https://doi.org/10.1007/s12010-016-2371-6

Horcajada P, Chalati T, Serre C, Gillet B, Sebrie C, Baati T, Eubank JF, Heurtaux D, Clayette P, Kreuz C (2010) Porous metal–organic-framework nanoscale carriers as a potential platform for drug delivery and imaging. Nat Mater 9:172–178

Imaz I, Hernando J, Ruiz-Molina D, Maspoch D (2009) Metal–organic spheres as functional systems for guest encapsulation. Angew Chemie Int Ed 48:2325–2329

Klouda L, Mikos AG (2008) Thermoresponsive hydrogels in biomedical applications. Eur J Pharm Biopharm 68:34–45

Kolhatkar AG, Jamison AC, Litvinov D, Willson RC, Lee TR (2013) Tuning the magnetic properties of nanoparticles. Int J Mol Sci 14:15977–16009

Lalabadi MA, Peyman H, Roshanfekr H, Azizi S, Maaza M (2022) Polyethersulfone nanofiltration membrane embedded by magnetically modified MOF (MOF@Fe3O4): fabrication, characterization and performance in dye removal from water using factorial design experiments. Polym Bull 2022:1–21. https://doi.org/10.1007/S00289-021-03988-0

Liu J, Huang Y, Kumar A, Tan A, Jin S, Mozhi A, Liang X-J (2014) pH-sensitive nano-systems for drug delivery in cancer therapy. Biotechnol Adv 32:693–710

Misiak P, Markiewicz KH, Szymczuk D, Wilczewska AZ (2020) Polymeric drug delivery systems bearing cholesterol moieties: a review. Polymers (basel) 12:2620

Nasrollahi N, Vatanpour V, Aber S, Mahmoodi NM (2018) Preparation and characterization of a novel polyethersulfone (PES) ultrafiltration membrane modified with a CuO/ZnO nanocomposite to improve permeability and antifouling properties. Sep Purif Technol 192:369–382

Nevozhay D, Kańska U, Budzyńska R, Boratyński J (2007) Current status of research on conjugates and related drug delivery systems in the treatment of cancer and other diseases. Postepy Hig Med Dosw 61:350–360

Orellana-Tavra C, Marshall RJ, Baxter EF, Lázaro IA, Tao A, Cheetham AK, Forgan RS, Fairen-Jimenez D (2016) Drug delivery and controlled release from biocompatible metal–organic frameworks using mechanical amorphization. J Mater Chem B 4:7697–7707

Pappinen S, Pryazhnikov E, Khiroug L, Ericson MB, Yliperttula M, Urtti A (2012) Organotypic cell cultures and two-photon imaging: tools for in vitro and in vivo assessment of percutaneous drug delivery and skin toxicity. J Control Release 161:656–667

Peyman H, Roshanfekr H, Babakhanian A, Jafari H (2021) PVC membrane electrode modified by Lawson as synthetic derivative ionophore for determination of cadmium in alloy and wastewater. Chem Methodol 5:446–453

Rostamnia S, Xin H (2014) Basic isoreticular metal–organic framework (IRMOF-3) porous nanomaterial as a suitable and green catalyst for selective unsymmetrical Hantzsch coupling reaction. Appl Organomet Chem 28:359–363

Sahoo B, Devi KSP, Dutta S, Maiti TK, Pramanik P, Dhara D (2014) Biocompatible mesoporous silica-coated superparamagnetic manganese ferrite nanoparticles for targeted drug delivery and MR imaging applications. J Colloid Interface Sci 431:31–41

Scott AJ, Duever TA, Penlidis A (2019) The role of pH, ionic strength and monomer concentration on the terpolymerization of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, acrylamide and acrylic acid. Polymer (guildf) 177:214–230

Shieh J, Chen S-R, Chen G-S, Lo C-W, Chen C-S, Chen B-T, Sun M-K, Huang C-W, Chen W-S (2014) Acrylic acid controlled reusable temperature-sensitive hydrogel phantoms for thermal ablation therapy. Appl Therm Eng 62:322–329

Sponchioni M, Palmiero UC, Moscatelli D (2019) Thermo-responsive polymers: applications of smart materials in drug delivery and tissue engineering. Mater Sci Eng C 102:589–605

Taylor-Pashow KML, Della Rocca J, Huxford RC, Lin W (2010) Hybrid nanomaterials for biomedical applications. Chem Commun 46:5832–5849

Tochacek J, Jancar J (2012) Processing degradation index (PDI)—a quantitative measure of processing stability of polypropylene. Polym Test 31:1115–1120

Vasseur A, Perrin L, Eisenstein O, Marek I (2015) Remote functionalization of hydrocarbons with reversibility enhanced stereocontrol. Chem Sci 6:2770–2776

Vatanpour V, Madaeni SS, Rajabi L, Zinadini S, Derakhshan AA (2012) Boehmite nanoparticles as a new nanofiller for preparation of antifouling mixed matrix membranes. J Memb Sci 401:132–143

Xiong W, Wang W, Wang Y, Zhao Y, Chen H, Xu H, Yang X (2011) Dual temperature/pH-sensitive drug delivery of poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) nanogels conjugated with doxorubicin for potential application in tumor hyperthermia therapy. Colloids Surfaces B Biointerfaces 84:447–453

Yoo MK, Sung YK, Lee YM, Cho CS (2000) Effect of polyelectrolyte on the lower critical solution temperature of poly(N-isopropyl acrylamide) in the poly(NIPAAm-co-acrylic acid) hydrogel. Polymer (guildf) 41:5713–5719

Zarrintaj P, Jouyandeh M, Ganjali MR, Hadavand BS, Mozafari M, Sheiko SS, Vatankhah-Varnoosfaderani M, Gutiérrez TJ, Saeb MR (2019) Thermo-sensitive polymers in medicine: a review. Eur Polym J 117:402–423

Thông tin
Thông tin xuất bản

Chemical Papers

Tập 77 Số 7

3897-3909

Thông tin tác giả