Fe(III)-Hemina Injertada en SBA-15: Catalizador Avanzado para Degradación de Colorantes, Liberación de Fármacos y Detección de H₂O₂
Resumen
Moléculas de porfirina hierro (hemina) fueron injertadas exitosamente en la sílice mesoporosa canalizada de SBA-15 (FeIX-SBA-15), en la cual las moléculas de hemina adjuntas actuaron como mimético enzimático para catalizar reacciones de oxidación. En presencia de H₂O₂, el compuesto FeIX-SBA-15 preparado degradó efectivamente el colorante industrial Orange II y catalizó clorhidrato de tetrametilbencidina (TMB) tanto en solución como en membrana, logrando así detección colorimétrica de H₂O₂. Además, los compuestos injertados con hemina mostraron alto contenido de carga de fármaco anticancerígeno clorhidrato de doxorrubicina (DOX) exhibiendo comportamiento de liberación sostenida monitoreado por análisis celular en tiempo real, lo que resultó en efecto inhibitorio mejorado en crecimiento de células cancerosas comparado con DOX/SBA-15. El nanocompuesto de sílice mesoporosa modificado con hemina proporciona una nanoplataforma integrada con aplicaciones biomédicas prometedoras.
Introducción
Para superar las desventajas de enzimas naturales como susceptibilidad a desnaturalización bajo condiciones ambientales severas, se invirtieron esfuerzos considerables para desarrollar miméticos enzimáticos de alta estabilidad incluyendo óxido de grafeno, hemina y nanopartículas metálicas [1, 2]. Entre estas enzimas artificiales, la hemina, el centro activo de familias de hemoproteínas, es una metaloporfirina natural bien conocida [3]. Como catalizador, complejos de metaloporfirina pueden catalizar efectivamente la oxidación de contaminantes ambientales como hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) y colorantes azo, que convierten las moléculas de sustrato en compuestos orgánicos funcionales conteniendo oxígeno o los degradan a compuestos inofensivos [4-6]. Sin embargo, la actividad catalítica de la hemina puede sufrir de autodegradación oxidativa, agregación molecular para producir dímeros inactivos y baja solubilidad en tampones acuosos [7]. La inmovilización de hemina en soporte sólido con alta área superficial ha proporcionado una estrategia económica pero eficiente para lograr su alto rendimiento catalítico mientras minimiza la pérdida insatisfactoria de actividad en usos prácticos.
Debido a la factibilidad de adaptaciones estructurales a las superficies externas e internas [8], varios tipos de nanomateriales de sílice mesoporosa (MSNs) con metaloporfirina han ganado atenciones crecientes para aplicaciones diversas. Por ejemplo, Huang et al. reportaron nanorreactores de sílice mesoporosa basados en hemina poseyendo actividad notable similar a peroxidasa [9]. Barbosa et al. desarrollaron metaloporfirinas inmovilizadas en mesoesferas Fe₃O₄@SiO₂ como catalizadores biomiméticos reutilizables para oxidación de hidrocarburos [10]. Muy recientemente, Sun et al. reportaron un sensor de quimioluminiscencia novedoso basado en bioreconocimiento de doble aptámero y sílice mesoporosa encapsulada con hemina para detección de trombina [11]. Entre varios MSNs, SBA-15 (Santa Barbara Amorphous-15) exhibe estructura de poro hexagonal y tamaño de poro ajustable de 3-10 nm factible para injerto químico de moléculas funcionales [8, 12]. Como materiales de silicio, SBA-15 tiene menor toxicidad biológica, y gran cantidad de grupos Si-OH lábiles en las superficies de SBA-15 pueden usarse para injertar otras moléculas funcionales para conferir más funcionalidad a SBA-15 [13]. Se ha reportado que SBA-15 puede usarse como portador para inmovilización de enzimas, carga de anticuerpos y administración de fármacos [14-16].
DOX como antibiótico quimioterapéutico efectivo es tratamiento de primera línea para un cáncer de amplio espectro, pero sus efectos secundarios en clínicas permanecen un problema serio [17]. Para mejorar la eficacia terapéutica mientras se disminuye la toxicidad sistémica de DOX, se han hecho esfuerzos considerables en diseño molecular así como desarrollo de formulación de varios sistemas de administración de fármacos. Después que el mesoporoso MCM-41 (Composición de Materia Móvil No. 41) fue usado por primera vez como portador de fármaco en 2001 [18], MSNs incluyendo SBA-15 poseían características ventajosas [19, 20] debido a su estructura de poro inherente deseable para carga y liberación de fármacos. No obstante, las complicadas modificaciones químicas en MSNs pueden limitar su aplicación práctica.
En este estudio, injertamos exitosamente hemina en SBA-15 para construir un material compuesto (FeIX-SBA-15) (Esquema 1), en el cual no solo se retuvo la actividad enzimática de hemina, sino que se logró encapsulación eficiente y liberación sostenida de clorhidrato de doxorrubicina (DOX) como reflejado por la curva de crecimiento de células cancerosas incubadas por tecnología de analizador celular en tiempo real (RTCA) [21-23]. Notablemente, se obtuvo un contenido de carga de DOX relativamente alto para DOX/FeIX-SBA-15 comparado con nuestro trabajo previo usando SBA-15 modificado con ácido ferrocenocarboxílico (FCA-SBA-15) [24] lo que puede deberse al refinado apilamiento π-π entre FeIX injertado y DOX en el soporte. Además, debido a la forma sólida de FeIX-SBA-15 que fue inmovilizada en una membrana de filtro comercial, se desarrolló un formato de catálisis de flujo para degradación efectiva de colorante y detección colorimétrica de peróxido de hidrógeno.
SBA-15 injertado con FeIX para carga de fármaco anticancerígeno DOX
Materiales y Métodos
Materiales
Todos los reactivos fueron de grado analítico (A.R.) y usados sin purificaciones adicionales. Copolímero tri-bloque Pluronic P123 (EO₂₀PO₂₀EO₂₀, PM = 5800) fue comprado de Sigma-Aldrich (Alemania). 3-aminopropiltrietoxisilano (APTES), tetraetilortosilicato (TEOS), naranja ácido II y clorhidrato de tetrametilbencidina fueron obtenidos de Shanghai Aladdin biological technology Co., Ltd (China). Hemina y clorhidrato de doxorrubicina fueron comprados de Shanghai Macklin Biochemical Co., Ltd (China). Solución de Tripsina-EDTA fue obtenida de Beyotime Biotechnology Co., Ltd (China). Medios de cultivo celular (RPMI-1640) fueron de GE Healthcare Life Sciences Co., Ltd (China). Suero fetal bovino (FBS) fue obtenido de Gibco Co., Ltd (EE. UU.). Penicilina y estreptomicina fueron de Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. La línea celular A549 fue obtenida de la Colección Americana de Cultivos Tipo (ATCC).
Injerto Químico de SBA-15 para Carga de Fármaco
SBA-15 se preparó como se reportó previamente [12]. Subsecuentemente, 0.40 g SBA-15 se dispersó en 140 mL metilbenceno a 80 °C y se añadió APTES (1.2 mL). Luego, la mezcla se agitó por otras 8 h y se separó centrifugando a 5000 rpm por 5 min. Después de lavar con etanol y agua, los productos resultantes APTES-SBA-15 se secaron a 80 °C. Hemina (0.15 g) se dispersó primero en 30 mL DMSO y seguido por la adición de APTES-SBA-15 (0.60 g), y luego la mezcla se agitó por otras 7 h a 70 °C. El producto resultante se centrifugó, lavó y finalmente secó, que fue FeIX-SBA-15.
Después que FeIX fue validado para ser injertado exitosamente en SBA-15, y FeIX-SBA-15 (0.50 g) se suspendió en 20 mL de agua desionizada conteniendo DOX·HCl (2 mg/mL) agitando a 37 °C por 24 h para cargar DOX. Luego, los productos se centrifugaron a 5000 rpm por 5 min. Después de lavar, secar y moler, los productos finales se recolectaron (DOX/FeIX-SBA-15).
Caracterizaciones
Las características morfológicas de la muestra fueron estudiadas por microscopio electrónico de barrido (SEM, Hitachi SU-1510) con detector de rayos X de espectroscopía dispersiva en energía (EDS) operado a voltaje acelerador de 15 kV. Los patrones de difracción de rayos X de ángulo pequeño (SAXRD) de materiales preparados fueron recolectados por un difractómetro de rayos X Smartlab TM 9 KW usando radiación Cu Kα (λ = 0.154 nm) en el 2θ de 0.2°-8°. El análisis de fluorescencia de rayos X (XRF) se midió en espectrómetro de fluorescencia de rayos X (Thermo Scientific, EE. UU.). Las isotermas de sorción de nitrógeno se midieron en un analizador de adsorción volumétrica (BELSORP-MINI, Japón) en un rango de presión relativa P/P₀ de 0.01 a 0.99. El área superficial específica y distribución de tamaño de poro se calcularon usando mediciones Brunauer-Emmett-Teller (BET) y Barrett-Joyner-Halenda (BJH), respectivamente. Los espectros UV-vis de sólidos de materiales fueron registrados por espectrofotómetro UV-vis de sólidos (Thermo Scientific, EE. UU.). Los espectros de absorción de muestras se midieron en un espectrofotómetro ultravioleta y visible (UV-vis 7300, China) para calcular contenido de carga de fármaco DOX (DLC) según la fórmula: DLC (% p/p) = (peso de fármaco cargado / peso total de material mesoporoso y fármaco cargado) * 100%. El contenido de hierro de DOX/FeIX-SBA-15 fue determinado por un espectrómetro de emisión de plasma de acoplamiento inductivo (ICP, PE Optima 2000DV, EE. UU.). Antes del análisis, DOX/FeIX-SBA-15 se disolvió completamente en ácido fluorhídrico primero, luego el ácido fluorhídrico se volatilizó y la muestra se redisolvió en ácido nítrico concentrado.
Actividad Catalítica y Comportamientos de Degradación de FeIX-SBA-15
Aprovechando la actividad enzimática de FeIX, la actividad catalítica de TMB y los comportamientos de degradación de naranja ácido II en solución fueron investigados. Una solución mixta conteniendo 20 mM NaOH y 1.5 mM Triton X-100 se preparó, y luego se diluyó 4 veces con solución PB para disolver FeIX-SBA-15. En la reacción catalítica de TMB, 500 µL de FeIX-SBA-15 (600 µg/mL) mezclado con 500 µL de H₂O₂ (2 mM) como sustrato se usó para degradar TMB (500 µL, 3 mg/mL). Las mediciones espectrales se realizaron en intervalos de tiempo específicos para evaluar el grado de reacción. Para estudiar los comportamientos de degradación de compuestos sintetizados, la mezcla de 500 µL de FeIX-SBA-15 (600 µg/mL) solución y 500 µL de solución 10 mM H₂O₂ sirvió como sustrato. Luego, 500 µL de Orange II (0.25 mM) se añadió a la solución anterior. Las mediciones de absorbancia se registraron a 485 nm.
Adicionalmente, los compuestos fueron inmovilizados en membrana de filtro comercial para degradar naranja ácido II en modo de catálisis de flujo. 5 mL solución suspendida de FeIX-SBA-15 (600 µg/mL) se pasó a través de un filtro comercial (0.22 µm, Millipore) para permitir que el material sea atrapado en el filtro y secado a temperatura ambiente. 500 µL de Orange II (0.25 mM) solución mezclada con 500 µL de H₂O₂ (10 mM) y 500 µL H₂O se pasó a través de la membrana de filtro comercial cargada con FeIX-SBA-15. Las mediciones espectrales de la mezcla se registraron.
Detección Colorimétrica de H₂O₂
Para detecciones de H₂O₂ en solución, las mezclas de 500 µL de FeIX-SBA-15 (600 µg/mL) y 500 µL TMB (3 mg/mL) se prepararon. Luego, 500 µL de H₂O₂ de concentraciones variables (25-500 µM) se añadió a las soluciones anteriores e incubó por 10 min a 30 °C. Finalmente, las mediciones espectrales se registraron a 651 nm.
Simultáneamente, la medición de H₂O₂ se condujo en la membrana de filtro comercial inmovilizada con los compuestos en modo de catálisis de flujo. La membrana modificada se obtuvo como se describió arriba. Luego, las mezclas de 500 µL de H₂O₂ (0.293 ~ 8.8 mM), 500 µL TMB (2 mg/mL) y 500 µL H₂O se pasaron a través de las membranas de filtro comerciales modificadas separadamente, después de lo cual las mediciones espectrales de la mezcla se registraron a 651 nm.
La absorbancia se graficó contra la concentración de H₂O₂, y el límite de detección (LOD) del método se evalúa vía la fórmula: LOD = 3RSD/pendiente. (RSD: desviación estándar relativa).
Cultivo Celular y Detección RTCA
Células humanas de pulmón no microcíticas A549 fueron cultivadas con medio RPMI-1640, conteniendo 10% FBS, 1% solución penicilina-estreptomicina en incubadora conteniendo 5% CO₂ a 37 °C (Thermo Scientific). Tecnología de analizador celular en tiempo real (RTCA) (sistema xCELLigence, ACEA Biosciences Inc.) y método de Kit de Conteo Celular-8 (CCK-8, Laboratorio DOJINDO) fueron empleados para evaluación de citotoxicidad de los materiales. En detección RTCA, 5000-8000 células por pozo fueron sembradas en placa E. Incubación y proliferación celular fueron monitoreadas en base de tiempo real por el analizador, en el cual los cambios de señal se expresaron como una unidad arbitraria definida como índice celular (CI). Las células fueron expuestas a FeIX-SBA-15 y DOX/FeIX-SBA-15 a concentración de 12.6 µg/mL. La concentración de DOX fue 0.50 µg/mL. Además, para obtener el IC₅₀ de DOX/FeIX-SBA-15, células tratadas con diferentes dosis de DOX/FeIX-SBA-15 de 1.6 a 50.4 µg/mL fueron detectadas. Además, ensayo de kit CCK-8 como método de punto final se usó para detectar citotoxicidad de materiales. El reactivo CCK-8 incubado con células por 2 h y la absorbancia fue medida por lector de microplacas a longitud de onda de 450 nm.
Resultados y Discusión
Caracterizaciones de Materiales
El compuesto DOX/FeIX-SBA-15 se sintetizó como se ilustra en Esquema 1. APTES-SBA-15 se preparó primero vía reacción de aminación [13]. Luego, las moléculas de FeIX fueron injertadas en la superficie de APTES-SBA-15 a través de reacción de amida e interacción electrostática entre grupos carboxilo y grupos amino en el mesoporos. Finalmente, el fármaco anticancerígeno DOX cargó en compuestos FeIX-SBA-15 involucrando fuertes interacciones moleculares de apilamiento π-π entre FeIX y DOX debido a la molécula macrocíclica planar conjugada de FeIX [25] y el cromóforo antraciclina de DOX [24].
La microestructura superficial de los compuestos fue evaluada por microscopía electrónica de barrido (SEM). Como se muestra en Fig. 1a, SBA-15 de estructuras tubulares con cierta uniformidad de tamaño de 0.4-1 µm se formaron en SBA-15 y las moléculas adjuntas de FeIX y DOX no causaron cambios morfológicos aparentes. Las imágenes TEM (Fig. S1) de DOX/FeIX-SBA-15 en comparación con SBA-15 validaron la mesoestructura retenida después de modificaciones químicas. La composición química de DOX/FeIX-SBA-15 fue estimada adicionalmente por espectroscopía de fluorescencia de rayos X. Como se muestra en Tabla S1, Si, O, C, Fe y cantidad traza de otros elementos absorbidos fueron encontrados en DOX/FeIX-SBA-15. Comparado con el de FeIX-SBA-15, el porcentaje atómico calculado de Si (~ 24.3%) y Fe (~ 2.5%) en DOX/FeIX-SBA-15 fueron ligeramente menores, pero la cantidad de C (11.3%) es relativamente alta sugiriendo encapsulación exitosa de DOX. Para evaluar adicionalmente los componentes superficiales, se registraron espectros UV-vis de sólidos de compuestos. Como se muestra en Fig. S2, similar al de moléculas FeIX, FeIX-SBA-15 mostró bandas de absorción a 250-350 nm, 450-550 nm y 600-700 nm, mientras no hubo bandas virtualmente observables para SBA-15 [26]. Por comparación, DOX/FeIX-SBA-15 exhibió una banda de absorción ancha de 450-550 nm proveniente del DOX.
a Imágenes SEM de SBA-15 y DOX/FeIX-SBA-15. b Patrones de difracción de rayos X de ángulo pequeño de materiales. Isotermas de adsorción de nitrógeno (c) y tamaño de poro (d) de materiales obtenidos: I SBA-15, II DOX/SBA-15, III FeIX-SBA-15 y IV DOX/FeIX-SBA-15
El análisis de difracción de rayos X de ángulo pequeño de compuestos también se condujo. Como se muestra en Fig. 1b, los patrones SAXRD de SBA-15 mostraron un pico de difracción principal a 0.94° con dos picos observables a 1.6° y 1.8° reflejando planos cristalinos (100), (110) y (200), respectivamente, apuntando a una mesoestructura bien definida [27]. Comparado con SBA-15, los patrones SAXRD de DOX/SBA-15 mostraron una disminución en intensidad de pico, indicando que la carga de DOX no trajo daño a la estructura de poro. Sin embargo, injertar FeIX en SBA-15 resultó en un desplazamiento de pico observable hacia ángulos mayores con intensidad de pico disminuida de planos cristalinos (110) y (200) sugiriendo pérdida parcial de regularidad mesoestructural de materiales [28]. Notablemente, carga adicional de DOX en FeIX-SBA-15 causó la desaparición de planos cristalinos (110) y (200).
Para obtener parámetros mesoestructurales de las muestras, se registraron isotermas de sorción de nitrógeno. Como se muestra en Fig. 1C, todas las muestras exhibieron isotermas típicas tipo IV con un paso agudo de condensación capilar a altas presiones relativas, indicando retención de mesoestructura después de modificaciones químicas [24]. Como se muestra en Fig. 1D y Tabla S2, comparado con el de SBA-15 de ~ 6 nm, se observó una disminución en tamaño de poro tras conjugación de FeIX/DOX corroborando los resultados de SAXRD. El contenido de carga de DOX en DOX/SBA-15 y DOX/FeIX-SBA-15 se calculó en 1.14% y 4.27%, respectivamente. Los resultados indicaron que SBA-15 injertado con FeIX mejoró la capacidad de carga de DOX en mesoporos que fue ~ 3.7 veces de DOX/SBA-15 y ~ 1.6 veces de DOX/FCA-SBA-15 de nuestro trabajo previo [24]. Tal capacidad de carga mejorada de moléculas de fármaco podría atribuirse a las interacciones moleculares refinadas entre FeIX y DOX.
Actividad Catalítica y Comportamientos de Degradación de Hemina Injertada en Mesoporos
La actividad catalítica de FeIX-SBA-15 fue evaluada usando TMB en presencia de H₂O₂ como reacción modelo [29]. La Figura 2a mostró que la intensidad de absorbancia UV-vis de solución de ensayo (TMB + H₂O₂ + FeIX-SBA-15) aumentó con el tiempo de reacción catalítica. Correspondientemente, las soluciones cambiaron a color azul y se oscurecieron con el tiempo (Fig. 2b). Sin embargo, la reacción no ocurrió cuando ya sea H₂O₂ o FeIX-SBA-15 estuvo ausente en la solución indicando actividad peroxidasa de FeIX-SBA-15. Mientras tanto, como se muestra en Fig. S3A, FeIX-SBA-15 fue capaz de degradar Orange II en presencia de H₂O₂ como monitoreado por absorbancia UV-vis dentro de tiempo de reacción de 3 h.
a Cambio de absorbancia UV-vis de FeIX-SBA-15 mezclado con TMB y H₂O₂. b Fotografías de soluciones conteniendo TMB, H₂O₂, y FeIX-SBA-15 en diferentes tiempos. Gráfico de calibración lineal de H₂O₂ en solución (c) y en membrana modificada FeIX-SBA-15 (d)
Aprovechando la forma sólida de compuestos mesoporosos injertados con hemina, un formato de catálisis de flujo basado en membrana de filtro comercial inmovilizada con FeIX-SBA-15 fue probado para transformaciones orgánicas [30, 31]. Como se muestra en Fig. S3B, cuando mezcla de H₂O₂ y Orange II pasó a través de la membrana modificada, comparado con membrana de control con solo SBA-15 (Fig. S3C), la intensidad de absorción de solución disminuyó concomitantemente indicando la membrana inmovilizada FeIX-SBA-15 de gran actividad catalítica después de reuso, que podría aplicarse en degradación de colorante en aguas residuales [32, 33].
Adicionalmente, comparado con peroxidasa de rábano picante, compuestos conteniendo hemina exhibieron actividad catalítica notable en amplio rango de pH atribuyendo a suficiente estabilidad de hemina bajo condiciones relativamente severas incluyendo solución ácida [29, 34], lo que es de importancia práctica.
Detección Colorimétrica de H₂O₂
Basado en el modelo de reacción de catálisis TMB de FeIX-SBA-15, una estrategia colorimétrica para determinación cuantitativa de H₂O₂ en solución se estableció con el gráfico de calibración mostrado en Fig. 2c. El rango de concentración de H₂O₂ fue de 25-500 µM con un límite de detección (LOD) de 2.1 µM.
Secuencialmente, una detección cromogénica simple de H₂O₂ también se desarrolló por filtrado directo de H₂O₂ de concentraciones variables a través de la membrana comercial modificada FeIX-SBA-15. Como se muestra en Fig. 2d, el rango de detección lineal se estima de 0.293 a 8.80 mM con un límite de detección de 0.067 mM. La comparación de parámetros analíticos obtenidos con los de reportes previos se tabula en Tabla 1, lo que es indicativo de rendimiento de detección relacionado a condiciones de reacción como concentración de catalizador, pH y temperatura de ensayo [35]. Aunque el método propuesto no superó esos reportes previos, su rendimiento analítico con un amplio rango de concentración de calibración fue comparable con métodos cromogénicos.
Ensayo de Citotoxicidad y Monitoreo Dinámico de Efectos de Complejos Cargados con DOX en Células
Como se muestra en Fig. 3, los efectos inhibidores de crecimiento de muestras en células A549 fueron evaluados primero por kit CCK-8 y las concentraciones inhibitorias medias medidas (IC₅₀) de 24 h se resumen en Tabla S3. Las células tratadas por SBA-15 de 150 µg/mL aún retuvieron más de 80% viabilidad celular reflejando la baja citotoxicidad de materiales. El IC₅₀ de DOX/FeIX-SBA-15 (12.6 µg/mL) fue ~ cuatro veces menor que el de DOX/SBA-15 (58.8 µg/mL) y ~ tres veces menor que FeIX-SBA-15 (35.4 µg/mL), lo que sugirió que el injerto de FeIX en SBA-15 fue eficiente para cargar DOX para mejorar el efecto citotóxico.
Viabilidad de células A549 incubadas con SBA-15, FeIX-SBA-15, DOX, DOX/SBA-15, DOX/FeIX-SBA-15, respectivamente
Los estados de crecimiento de células A549 tratadas con diferentes compuestos mostraron la liberación sostenida de fármaco en Fig. 4a, b monitoreada por RTCA, que se basa en principio de detección de impedancia sin etiqueta para reflejar condiciones fisiológicas de células [41]. Como se muestra en Fig. 4a, a la dosis probada, los valores de índice celular de células tratadas con DOX aumentaron primero y subsecuentemente disminuyeron rápidamente, observándose una disminución aguda en valores de índice celular normalizado (NCI) involucrando un proceso de daño de ADN [42]. Los valores NCI de tanto FeIX-SBA-15 (12.6 µg/mL) como DOX/FeIX-SBA-15 (12.6 µg/mL) fueron menores que el control, pero los valores NCI se observaron aumentar con el tiempo de incubación. Comparado con FeIX-SBA-15, los valores NCI de células tratadas con DOX/FeIX-SBA-15 aumentaron durante las primeras varias horas de tratamiento. Sin embargo, debido a los comportamientos de liberación sostenida de administración de fármaco y la acumulación de concentración efectiva de DOX liberado de los mesoporos de DOX/FeIX-SBA-15 no fue suficiente para matar la mayoría de células, el crecimiento celular de células A549 tratadas por DOX/FeIX-SBA-15 exhibió un estado inhibitorio relativamente estable, mientras los valores de índice celular de células tratadas con FeIX-SBA-15 aumentaron significativamente en el siguiente proceso. A la concentración IC₅₀ de 12.6 µg/mL (CCK-8), el valor NCI de DOX/FeIX-SBA-15 se encontró mayor que el 50% del grupo control a 24 h. Por tanto, un efecto de múltiples dosis de DOX/FeIX-SBA-15 en células se registró (Fig. 4B) y las curvas dosis-respuesta derivadas de los NCI registrados de DOX/FeIX-SBA-15 fueron calculadas usando software RTCA (Fig. 4c, d). El valor IC₅₀ de células tratadas con DOX/FeIX-SBA-15 fue determinado en 15.0 (24 h) que fue consistente con pruebas CCK-8. Y después de incubación 48 h, el IC₅₀ calculado fue 6.7 (48 h) µg/mL.
Crecimiento celular de células A549 tratadas con diferentes materiales (a) y (b) diferentes concentraciones de DOX/FeIX-SBA-15 (a-f: 1.6, 3.2, 6.3, 12.6, 25.2 y 50.4 µg/mL) con curvas dosis-respuesta (c, d). La línea negra en Fig. a&b sugiere el punto de tiempo de adición de materiales
Conclusión
En este estudio, injertamos exitosamente moléculas de hemina en SBA-15 para usos múltiples. El FeIX-SBA-15 construido fue deseable para cargar fármacos anticancerígenos y fue efectivo para catalizar TMB y degradar naranja ácido II tanto en solución como en membrana en presencia de H₂O₂. Sobre la base del modelo de reacción de catálisis TMB, una estrategia colorimétrica para análisis cuantitativo de H₂O₂ se estableció. Adicionalmente, SBA-15 injertado con FeIX favoreció un contenido de carga de DOX relativamente alto y mejoró efecto inhibitorio en crecimiento de células cancerosas comparado con DOX/SBA-15. Mientras tanto, la citotoxicidad de DOX/FeIX-SBA-15 en A549 fue monitoreada dinámicamente por RTCA, evidentemente sugiriendo comportamientos de liberación sostenida de moléculas de fármaco DOX desde mesoporos. Sobre esta base, este sistema de administración de fármacos redujo la citotoxicidad de DOX pero fue aún efectivo en inhibir crecimiento de células tumorales. En conjunto, el nanocompuesto de sílice mesoporosa injertado con hemina que producimos como catalizador sólido y sistema de administración de fármacos podría proporcionar una nanoplataforma versátil con enormes potenciales biomédicos.
Disponibilidad de Datos y Materiales
Todos los datos están completamente disponibles sin restricción.
Nanomateriales
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