Compuestos de sílice mesoporosa injertados con hierro y porfirina para administración de fármacos, degradación del tinte y detección colorimétrica de peróxido de hidrógeno

Resumen

Las moléculas de hierro porfirina (hemina) se injertaron con éxito en la sílice mesoporosa canalizada de SBA-15 (FeIX-SBA-15), en la que las moléculas de hemina unidas actuaron como la enzima imitadora para catalizar las reacciones de oxidación. En presencia de H ₂ O ₂ , el compuesto FeIX-SBA-15 preparado degradó eficazmente el colorante industrial Orange II y catalizó el clorhidrato de tetrametilbencidina (TMB) tanto en la solución como en la membrana, a partir del cual el colorimétrico H ₂ O ₂ se logró la detección. Además, los compuestos injertados con hemina mostraron un alto contenido de carga de fármaco contra el cáncer de clorhidrato de doxorrubicina (DOX) que muestra el comportamiento de liberación sostenida según lo monitoreado por análisis de células en tiempo real, lo que resultó en un efecto inhibidor mejorado sobre el crecimiento de células cancerosas en comparación con DOX / SBA. -15. El nanocompuesto de sílice mesoporoso modificado con hemina proporciona una nanoplataforma integrada con aplicaciones biomédicas prometedoras.

Introducción

Para superar las desventajas de las enzimas naturales, como la susceptibilidad a la desnaturalización en condiciones ambientales adversas, se invirtieron esfuerzos considerables para desarrollar imitaciones de enzimas de alta estabilidad, incluyendo óxido de grafeno, hemina y nanopartículas metálicas [1, 2]. Entre estas enzimas artificiales, la hemina, el centro activo de las familias de proteínas hemo, es una metaloporfirina natural bien conocida [3]. Como catalizador, los complejos de metaloporfirina pueden catalizar eficazmente la oxidación de contaminantes ambientales como los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) y los colorantes azoicos, que convierten las moléculas del sustrato en compuestos orgánicos funcionales que contienen oxígeno o los degradan a compuestos inocuos [4, 5, 6]. No obstante, la actividad catalítica de la hemina puede sufrir la autodegradación oxidativa, la agregación molecular para producir dímeros inactivos y una baja solubilidad en tampones acuosos [7]. La inmovilización de hemina sobre un soporte sólido con un área de superficie alta ha proporcionado una estrategia económica pero eficiente para lograr su alto rendimiento catalítico mientras se minimiza la pérdida insatisfactoria de actividad en usos prácticos.

Debido a la viabilidad de las adaptaciones estructurales a las superficies externas e internas [8], varios tipos de nanomateriales de silicio mesoporosos (MSN) con metaloporfirina han ganado una atención creciente para diversas aplicaciones. Por ejemplo, Huang et al. reportaron nanoreactores de sílice mesoporosos basados en hemina que poseen una notable actividad similar a la peroxidasa [9]. Barbosa y col. desarrollado metaloporfirinas inmovilizado Fe ₃ O ₄ @SiO ₂ submicrosferas mesoporosas como catalizadores biomiméticos reutilizables para la oxidación de hidrocarburos [10]. Muy recientemente, Sun et al. informó de un nuevo sensor de quimioluminiscencia basado en el biorreconocimiento de aptámero dual y sílice mesoporosa encapsulada en hemina para la detección de trombina [11]. Entre varios MSN, SBA-15 (Santa Barbara Amorphous-15) exhibe la estructura de poro hexagonal y el tamaño de poro ajustable de 3 a 10 nm factible para el injerto químico de moléculas funcionales [8, 12]. Como materiales de silicio, SBA-15 tiene menor toxicidad biológica, y una gran cantidad de grupos Si-OH lábiles en las superficies de SBA-15 pueden usarse para injertar otras moléculas funcionales para conferir más funcionalidad de SBA-15 [13]. Se ha informado que el SBA-15 se puede utilizar como vehículo para la inmovilización de enzimas, la carga de anticuerpos y la administración de fármacos [14, 15, 16].

La DOX como antibiótico quimioterapéutico eficaz es el tratamiento de primera línea para un cáncer de amplio espectro, pero sus efectos secundarios en las clínicas siguen siendo un problema grave [17]. Para mejorar la eficacia terapéutica y disminuir la toxicidad sistemática de DOX, se han realizado esfuerzos considerables en el diseño molecular, así como en el desarrollo de la formulación de varios sistemas de administración de fármacos. Después de que el mesoporoso MCM-41 (Mobil Composition of Matter No. 41) se usó por primera vez como portador de fármacos en 2001 [18], los MSN que incluían SBA-15 poseían una característica ventajosa [19, 20] debido a su estructura de poros inherente deseable para la carga de fármacos y liberar. Sin embargo, las complicadas modificaciones químicas de los MSN pueden limitar su aplicación práctica.

En este estudio, injertamos con éxito hemina en el SBA-15 para construir un material compuesto (FeIX-SBA-15) (Esquema 1), en el que no solo se retuvo la actividad enzimática de la hemina, sino también la encapsulación eficiente y sostenida. La liberación de clorhidrato de doxorrubicina (DOX) se logró como se refleja en la curva de crecimiento de las células cancerosas incubadas mediante la tecnología del analizador de células en tiempo real (RTCA) [21, 22, 23]. En particular, se obtuvo un contenido de carga relativamente alto de DOX para DOX / FeIX-SBA-15 en comparación con nuestro trabajo anterior utilizando SBA-15 modificado con ácido ferrocenocarboxílico (FCA-SBA-15) [24] que puede deberse al refinado Apilamiento π-π entre FeIX y DOX injertados en el soporte. Además, debido a la forma sólida de FeIX-SBA-15 que se inmovilizó en una membrana de filtro comercial, se desarrolló un formato de catálisis de flujo para la degradación eficaz del tinte y la detección colorimétrica del peróxido de hidrógeno.

El SBA-15 injertado con FeIX para la carga de DOX de medicamentos contra el cáncer

Materiales y métodos

Materiales

Todos los reactivos fueron de calidad analítica (A.R.) y se usaron sin más purificaciones. Copolímero de tres bloques Pluronic P123 (EO ₂₀ PO ₂₀ EO ₂₀ , PM =5800) se adquirió de Sigma-Aldrich (Alemania). El 3-aminopropiltrietoxisilano (APTES), el tetraetilortosilicato (TEOS), el naranja ácido II y el clorhidrato de tetrametilbencidina se obtuvieron de Shanghai Aladdin Biology Technology Co., Ltd (China). La hemina y el clorhidrato de doxorrubicina se adquirieron de Shanghai Macklin Biochemical Co., Ltd (China). La solución de tripsina-EDTA se obtuvo de Beyotime Biotechnology Co., Ltd (China). Los medios de cultivo celular (RPMI-1640) eran de GE Healthcare Life Sciences Co., Ltd (China). El suero fetal bovino (FBS) se obtuvo de Gibco Co., Ltd (EE. UU.). La penicilina y la estreptomicina eran de Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. La línea celular A549 se obtuvo de la American Type Culture Collection (ATCC).

Injerto químico de SBA-15 para carga de fármacos

SBA-15 se preparó como se informó anteriormente [12]. Posteriormente, se dispersaron 0,40 g de SBA-15 en 140 ml de metilbenceno a 80ºC y se añadió APTES (1,2 ml). Luego, la mezcla se agitó durante otras 8 horas y se separó centrifugando a 5000 rpm durante 5 minutos. Después de lavar con etanol y agua, los productos resultantes que APTES-SBA-15 se secaron a 80 ° C. En primer lugar, se dispersó hemina (0,15 g) en 30 ml de DMSO y seguido de la adición de APTES-SBA-15 (0,60 g), y luego la mezcla se agitó durante otras 7 ha 70ºC. El producto resultante se centrifugó, se lavó y finalmente se secó, que fue FeIX-SBA-15.

Después de que se validó que FeIX se injertara con éxito en SBA-15, y FeIX-SBA-15 (0,50 g) se suspendió en 20 ml de agua desionizada que contenía DOX · HCl (2 mg / ml) agitando a 37 ° C durante 24 h para cargar DOX. Luego, los productos se centrifugaron a 5000 rpm durante 5 min. Después del lavado, secado y triturado, se recogieron los productos finales (DOX / FeIX-SBA-15).

Caracterizaciones

Las características morfológicas de la muestra se estudiaron mediante microscopio electrónico de barrido (SEM, Hitachi SU-1510) con detector de rayos X de espectroscopia de dispersión de energía (EDS) operado a un voltaje de aceleración de 15 kV. Los patrones de difracción de rayos X de ángulo pequeño (SAXRD) de los materiales preparados se recogieron mediante un difractómetro de rayos X Smartlab TM de 9 KW utilizando 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 un espectrómetro de fluorescencia de rayos X (Thermo Scientific, EE. UU.). Las isotermas de sorción de nitrógeno se midieron en un analizador de adsorción volumétrico (BELSORP-MINI, Japón) en un rango de presión relativa P / P ₀ de 0,01 a 0,99. El área de superficie específica y la distribución del tamaño de los poros se calcularon utilizando las medidas de Brunauer-Emmett-Teller (BET) y Barrett-Joyner-Halenda (BJH), respectivamente. Los espectros sólidos UV-vis de los materiales se registraron mediante un espectrofotómetro Solid UV-vis (Thermo Scientific, EE. UU.). Los espectros de absorción de las muestras se midieron en un espectrofotómetro ultravioleta y visible (UV-vis 7300, China) para calcular el contenido de carga de fármaco DOX (DLC) de acuerdo con la siguiente fórmula:DLC (% en peso) =(peso del fármaco cargado / total peso de material mesoporoso y fármaco cargado) * 100%. El contenido de hierro de DOX / FeIX-SBA-15 se determinó mediante un espectrómetro de emisión de plasma de acoplamiento inductivo (ICP, PE Optima 2000DV, EE. UU.). Antes del análisis, el DOX / FeIX-SBA-15 se disolvió completamente en ácido fluorhídrico en primer lugar, luego el ácido fluorhídrico se volatilizó y la muestra se volvió a disolver en ácido nítrico concentrado.

Actividad catalítica y comportamientos de degradación de FeIX-SBA-15

Aprovechando la actividad enzimática de FeIX, se investigó la actividad catalítica de TMB y los comportamientos de degradación de la naranja ácida II en solución. Se preparó una solución mixta que contenía NaOH 20 mM y Triton X-100 1,5 mM y luego se diluyó 4 veces con solución de PB para disolver el FeIX-SBA-15. En la reacción catalítica de TMB, 500 μL de FeIX-SBA-15 (600 μg / mL) mezclados con 500 μL de H ₂ O ₂ (2 mM) como sustrato se utilizó para degradar TMB (500 μL, 3 mg / mL). Las medidas espectrales se llevaron a cabo a intervalos de tiempo específicos para evaluar el grado de reacción. Para estudiar los comportamientos de degradación de los composites sintetizados, la mezcla de 500 μL de solución FeIX-SBA-15 (600 μg / mL) y 500 μL de H ₂ 10 mM O ₂ solución sirvió como sustrato. A continuación, se añadieron 500 µl de Orange II (0,25 mM) a la solución anterior. Las medidas de absorbancia se registraron a 485 nm.

Además, los materiales compuestos se inmovilizaron adicionalmente en la membrana de filtro comercial para degradar el naranja ácido II en una forma de catálisis de flujo. Se pasaron 5 ml de solución suspendida de FeIX-SBA-15 (600 μg / ml) a través de un filtro comercial (0,22 μm, Millipore) para permitir que el material quedara atrapado en el filtro y se secara a temperatura ambiente. 500 μL de solución de Orange II (0,25 mM) mezclada con 500 μL de H ₂ O ₂ (10 mM) y 500 μL de H ₂ Se pasó O a través de la membrana de filtro comercial cargada con FeIX-SBA-15. Se registraron las medidas espectrales de la mezcla.

Detección colorimétrica de H ₂ O ₂

Para H ₂ O ₂ Para las detecciones en solución, se prepararon las mezclas de 500 μL de FeIX-SBA-15 (600 μg / mL) y 500 μL de TMB (3 mg / mL). A continuación, 500 μL de H ₂ O ₂ Se añadió una concentración variable (25 a 500 μM) a las soluciones anteriores y se incubó durante 10 min a 30 ° C. Finalmente, las medidas espectrales se registraron a 651 nm.

Simultáneamente, la medición de H ₂ O ₂ se llevó a cabo en la membrana de filtro comercial inmovilizó los compuestos en una forma de catálisis de flujo. La membrana modificada se obtuvo como se describió anteriormente. Luego, las mezclas de 500 μL de H ₂ O ₂ (0,293 ~ 8,8 mM), 500 μL de TMB (2 mg / mL) y 500 μL de H ₂ Se pasaron O a través de las membranas de filtro comerciales modificadas por separado, después de lo cual se registraron las mediciones espectrales de la mezcla a 651 nm.

La absorbancia se representó frente a la concentración de H ₂ O ₂ , y el límite de detección (LOD) del método se evalúa mediante la fórmula:LOD =3RSD / pendiente. (RSD:desviación estándar relativa).

Detección de RTCA y Cltura celular

Se cultivaron células pulmonares de células no pequeñas humanas A549 con medio RPMI-1640, que contenía FBS al 10%, solución de penicilina-estreptomicina al 1% en una incubadora que contenía CO ₂ al 5% a 37 ° C (Thermo Scientific). La tecnología de analizador de células en tiempo real (RTCA) (sistema xCELLigence, ACEA Biosciences Inc.) y el método Cell Counting Kit-8 (CCK-8, DOJINDO Laboratory) se emplearon para la evaluación de la citotoxicidad de los materiales. En la detección RTCA, se sembraron 5000-8000 células por pocillo en la placa E. La incubación y la proliferación celular fueron monitoreadas en 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 se expusieron a FeIX-SBA-15 y DOX / FeIX-SBA-15 a una concentración de 12,6 µg / ml. La concentración de DOX fue de 0,50 µg / ml. Además, para obtener el IC ₅₀ de DOX / FeIX-SBA-15, se detectaron células tratadas con diferentes dosis de DOX / FeIX-SBA-15 de 1,6 a 50,4 µg / mL. Además, se utilizó el ensayo del kit CCK-8 como método de punto final para detectar la citotoxicidad de los materiales. El reactivo CCK-8 se incubó con células durante 2 hy se midió la absorbancia mediante un lector de microplacas a la longitud de onda de 450 nm.

Resultados y discusión

Caracterizaciones de materiales

El compuesto de DOX / FeIX-SBA-15 se sintetizó como se ilustra en el Esquema 1. APTES-SBA-15 se preparó en primer lugar mediante una reacción de aminación [13]. Luego, las moléculas de FeIX se injertaron en la superficie de APTES-SBA-15 a través de una reacción amida e interacción electrostática entre los grupos carboxilo y los grupos amino en el mesoporo. Finalmente, el fármaco anticanceroso DOX cargado en compuestos FeIX-SBA-15 que implican las fuertes interacciones moleculares de apilamiento π-π entre FeIX y DOX debido a la molécula macrocíclica plana conjugada de FeIX [25] y el cromóforo de antraciclina de DOX [24].

La microestructura de la superficie de los materiales compuestos se evaluó mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). Como se muestra en la 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 de FeIX y DOX unidas 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 las modificaciones químicas. La composición química de DOX / FeIX-SBA-15 se estimó adicionalmente mediante espectroscopía de fluorescencia de rayos X. Como se muestra en la Tabla S1, en DOX / FeIX-SBA-15 se encontraron Si, O, C, Fe y trazas de otros elementos absorbidos. En comparación con el de FeIX-SBA-15, el porcentaje de átomo calculado de Si (~ 24,3%) y Fe (~ 2,5%) en DOX / FeIX-SBA-15 fue ligeramente inferior, pero la cantidad de C (11,3%) es relativamente alto, lo que sugiere la encapsulación exitosa de DOX. Para evaluar más a fondo los componentes de la superficie, se registraron los espectros UV-vis sólidos de los compuestos. Como se muestra en la Fig. S2, similar a la de las moléculas FeIX, FeIX-SBA-15 mostró bandas de absorción a 250–350 nm, 450–550 nm y 600–700 nm, mientras que no había bandas virtualmente observables para SBA-15 [ 26]. En comparación, DOX / FeIX-SBA-15 exhibió una amplia banda de absorción de 450–550 nm que surge del DOX.

un Imágenes SEM de SBA-15 y DOX / FeIX-SBA-15. b Patrones de difracción de rayos X de pequeños ángeles de materiales. Isotermas de adsorción de nitrógeno ( c ) y tamaño de poro ( d ) de los materiales obtenidos: I SBA-15, II DOX / SBA-15, III FeIX-SBA-15 y IV DOX / FeIX-SBA-15

También se llevó a cabo el análisis de difracción de rayos X de ángulo pequeño de materiales compuestos. Como se muestra en la 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 (100), (110) y (200) planos cristalinos, respectivamente, apuntando a una mesoestructura bien definida [27]. En comparación con SBA-15, los patrones SAXRD de DOX / SBA-15 mostraron una disminución en la intensidad máxima, lo que indica que la carga de DOX no provocó daño a la estructura de los poros. Sin embargo, el injerto de FeIX en SBA-15 dio como resultado un cambio de pico observable hacia ángulos grandes con una intensidad de pico disminuida de planos cristalinos (110) y (200), lo que sugiere la pérdida parcial de la regularidad mesoestructural de los materiales [28]. En particular, la carga adicional de DOX en FeIX-SBA-15 provocó la desaparición de (110) y (200) planos cristalinos.

Para obtener los parámetros mesoestructurales de las muestras, se registraron las isotermas de sorción de nitrógeno. Como se muestra en la Fig. 1C, todas las muestras exhibieron isotermas típicas de tipo IV con un paso de condensación capilar agudo a presiones relativas elevadas, lo que indica la retención de la mesoestructura después de modificaciones químicas [24]. Como se muestra en la Fig. 1D y la Tabla S2, en comparación con la de SBA-15 de ~ 6 nm, se observó una disminución en el tamaño de los poros tras la conjugación de FeIX / DOX que corrobora 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 el SBA-15 injertado con FeIX mejoró la capacidad de carga de DOX en los mesoporos, que fue ~ 3.7 veces mayor que DOX / SBA-15 y ~ 1.6 veces mayor que la de DOX / FCA-SBA-15 de nuestro trabajo anterior. [24]. Esta capacidad de carga mejorada de las moléculas del fármaco podría atribuirse a las interacciones moleculares refinadas entre FeIX y DOX.

Actividad catalítica y comportamientos de degradación del hemín rallado en mesoporos

La actividad catalítica de FeIX-SBA-15 se evaluó utilizando TMB en presencia de H ₂ O ₂ como reacción modelo [29]. La Figura 2a mostró que la intensidad de absorbancia de la solución de ensayo (TMB + H ₂ O ₂ + FeIX-SBA-15) aumentó con el tiempo de reacción catalítica. En consecuencia, las soluciones cambiaron a color azul y se oscurecieron con el tiempo (Fig. 2b). Sin embargo, la reacción no ocurrió cuando H ₂ O ₂ o FeIX-SBA-15 estaba ausente en la solución, lo que indica una actividad peroxidasa de FeIX-SBA-15. Mientras tanto, como se muestra en la Fig. S3A, FeIX-SBA-15 pudo degradar Orange II en presencia de H ₂ O ₂ según lo monitoreado por la absorbancia UV-vis dentro de un tiempo de reacción de 3 h.

un El cambio de absorbancia UV-vis de FeIX-SBA-15 mezclado con TMB y H ₂ O ₂ . b Fotografías de soluciones que contienen TMB, H ₂ O ₂ y FeIX-SBA-15 en un momento diferente. La gráfica de calibración lineal de H ₂ O ₂ en solución ( c ) Y sobre membrana modificada FeIX-SBA-15 ( d )

Aprovechando la forma sólida de los compuestos mesoporosos de injerto de hemina, se probó un formato de catálisis de flujo basado en la membrana de filtro comercial inmovilizada con FeIX-SBA-15 para las transformaciones orgánicas [30, 31]. Como se muestra en la Fig. S3B, cuando H ₂ O ₂ y la mezcla de Orange II pasó a través de la membrana modificada, en comparación con la membrana de control con SBA-15 solo (Fig. S3C), la intensidad de absorción de la solución disminuyó concomitantemente indicando la membrana inmovilizada FeIX-SBA-15 de gran actividad catalítica después de la reutilización, que podría aplicarse en la degradación del tinte en las aguas residuales [32, 33].

Además, en comparación con la peroxidasa de rábano picante, los compuestos que contienen hemina exhibieron una actividad catalítica notable en el amplio rango de pH que se atribuye a una estabilidad suficiente de la hemina en condiciones relativamente duras, incluida la solución ácida [29, 34], que es de importancia práctica.

Detección colorimétrica de H ₂ O ₂

Basado en el modelo de reacción de catálisis TMB de FeIX-SBA-15, una estrategia colorimétrica para la determinación de H ₂ O ₂ en solución se estableció con el gráfico de calibración que se muestra en la Fig. 2c. El rango de concentración de H ₂ O ₂ fue de 25 a 500 μM con un límite de detección (LOD) de 2,1 μM.

Secuencialmente, una simple detección cromogénica de H ₂ O ₂ también fue desarrollado por filtrado directo de H ₂ O ₂ de concentraciones variadas a través de la membrana comercial modificada FeIX-SBA-15. Como se muestra en la Fig. 2d, se estima que el rango de detección lineal es de 0,293 a 8,80 mM con un límite de detección de 0,067 mM. La comparación de los parámetros analíticos obtenidos con los de informes anteriores se tabula en la Tabla 1, que es indicativa del rendimiento de detección relacionado con las condiciones de reacción, como la concentración de catalizador, el pH y la temperatura del ensayo [35]. Aunque el método propuesto no superó los informes anteriores, su rendimiento analítico con un amplio rango de concentración de calibración fue comparable con los métodos cromogénicos.

Ensayo de citotoxicidad y monitoreo dinámico de los efectos de los complejos cargados con DOX en las células

Como se muestra en la Fig.3, los efectos inhibidores del crecimiento de las muestras en las células A549 se evaluaron en primer lugar con el kit CCK-8 y se midieron las concentraciones semiinhibidoras (IC ₅₀ ) de 24 h se resumen en la Tabla S3. Las células tratadas con SBA-15 de 150 μg / mL aún retuvieron más del 80% de viabilidad celular, lo que refleja la baja citotoxicidad de los materiales. El IC ₅₀ de DOX / FeIX-SBA-15 (12.6 μg / mL) fue ~ cuatro veces menor que la de DOX / SBA-15 (58.8 μg / mL) y ~ tres veces menor que FeIX-SBA-15 (35.4 μg / mL), que sugirió que el injerto de FeIX en SBA-15 era eficiente para cargar DOX para mejorar el efecto citotóxico.

Viabilidad de las células A549 incubadas con SBA-15, FeIX-SBA-15, DOX, DOX / SBA-15, DOX / FeIX-SBA-15, respectivamente

Los estados de crecimiento de las células A549 tratadas con diferentes compuestos mostraron la liberación sostenida del fármaco en la Fig. 4a, b monitoreada por RTCA, que se basa en un principio de detección de impedancia sin marca para reflejar las condiciones fisiológicas de las células [41]. Como se muestra en la Fig. 4a, a la dosis probada, los valores del índice celular de las células tratadas con DOX aumentaron primero y luego disminuyeron rápidamente, una fuerte disminución en los valores del índice celular normalizado (NCI) observado que involucra un proceso de daño del ADN [42]. Los valores de NCI de FeIX-SBA-15 (12,6 μg / mL) y DOX / FeIX-SBA-15 (12,6 μg / mL) fueron más bajos que los del control, pero se observó que los valores de NCI aumentaban con el tiempo de incubación. En comparación con FeIX-SBA-15, los valores NCI de las células tratadas con DOX / FeIX-SBA-15 aumentaron durante las primeras horas de tratamiento. Sin embargo, debido a los comportamientos de liberación sostenibles de la administración de fármacos y la acumulación de concentración efectiva de DOX liberada de los mesoporos de DOX / FeIX-SBA-15 no fue suficiente para matar la mayoría de las células, el crecimiento celular de las células A549 tratadas con DOX / FeIX-SBA-15 exhibió un estado inhibidor y relativamente estable, mientras que los valores del índice celular de las células tratadas con FeIX-SBA-15 aumentaron significativamente en el siguiente proceso. En el IC ₅₀ concentración de 12,6 μg / mL (CCK-8), el valor NCI de DOX / FeIX-SBA-15 se encontró mayor que el 50% del grupo de control a las 24 h. Por lo tanto, se registró un efecto de dosis múltiples de DOX / FeIX-SBA-15 en las células (Fig. 4B) y se calcularon las curvas de dosis-respuesta derivadas del NCI registrado de DOX / FeIX-SBA-15 utilizando el software RTCA (Fig. .4c, d). El IC ₅₀ Se determinó que el valor de las células tratadas con DOX / FeIX-SBA-15 era de 15,0 (24 h), lo que coincidía con las pruebas CCK-8. Y después de 48 h de incubación, el IC ₅₀ calculado fue de 6,7 (48 h) µg / mL.

El crecimiento celular de las 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 las curvas de dosis-respuesta ( c , d ). La línea negra en la Fig. a & b sugiere el momento para agregar materiales

Conclusión

En este estudio, injertamos con éxito moléculas de hemina en SBA-15 para múltiples usos. El FeIX-SBA-15 construido era deseable para cargar medicamentos contra el cáncer y era eficaz para catalizar TMB y degradar el naranja ácido II tanto en solución como en la membrana en presencia de H ₂ O ₂ . Sobre la base de la reacción del modelo de catálisis de TMB, una estrategia colorimétrica para el análisis cuantitativo de H ₂ O ₂ fue establecido. Además, el SBA-15 injertado con FeIX favoreció un contenido de carga relativamente alto de DOX y un efecto inhibidor mejorado sobre el crecimiento de las células cancerosas en comparación con el de DOX / SBA-15. Mientras tanto, la citotoxicidad de DOX / FeIX-SBA-15 en A549 fue monitoreada dinámicamente por RTCA, lo que evidentemente sugiere comportamientos de liberación sostenida de las moléculas de fármaco DOX de los mesoporos. Sobre esta base, este sistema de administración de fármacos redujo la citotoxicidad de DOX pero siguió siendo eficaz para inhibir el crecimiento de células tumorales. En conjunto, el nanocompuesto de sílice mesoporoso injertado con hemina que producimos como catalizador sólido y sistema de administración de fármacos podría proporcionar una nanoplataforma versátil con enormes potenciales biomédicos.