Les nanoparticules de silice mésoporeuse fabriquées de manière organique contrôlent la libération de quercétine par des stimuli de pH

Aug 06, 2023

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 20661 (2022) Citer cet article

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Contrôler la libération prématurée de médicaments hydrophobes comme la quercétine dans des conditions physiologiques reste un défi motivant le développement de supports de médicaments intelligents et réactifs ces dernières années. Ce présent travail a rapporté une modification de surface de nanoparticules de silice mésoporeuse (MSN) par un composé fonctionnel comportant à la fois des amines (en tant que groupe chargé positivement) et des carboxyliques (groupe chargé négativement), à savoir 4-((2-aminoéthyl)amino)-4- Acide oxobut-2-énoïque (AmEA) préparé via une approche mécanochimique simple. L'impact de la modification de la surface MSN sur les caractéristiques physiques, texturales et morphologiques a été évalué par TGA, adsorption-désorption N2, PSA-zeta, SEM et TEM. La surface BET du MSN modifié par AmEA (MSN-AmEA) s'est avérée être de 858,41 m2 g−1 avec une taille de pores de 2,69 nm, ce qui pourrait accueillir une concentration élevée de quercétine 118 % supérieure à celle du MSN. De plus, la stabilité colloïdale du MSN-AmEA a été grandement améliorée, comme l'indique son potentiel zêta élevé, en particulier à pH 4, par rapport au MSN. Contrairement au MSN, le MSN-AmEA contrôle mieux la libération de quercétine déclenchée par le pH, grâce à la présence de groupes fonctionnels qui ont une interaction sensible à la pose, ce qui lui permet de contrôler pleinement la libération de quercétine, comme l'a élaboré l'étude DFT. Par conséquent, la libération contrôlée de quercétine sur MSN-AmEA a vérifié sa capacité à agir comme un système intelligent d’administration de médicaments.

La quercétine (Que), 3,3′,4′,5,7‐pentahydroxyflavone (C15H10O7), est l'un des composés alimentaires potentiels existant en tant que flavonoïde polyphénolique naturel que l'on peut trouver dans divers légumes, fruits, aliments d'origine végétale, et boissons1,2. Ce composé possède un large spectre d'activités biologiques, en particulier une activité anticancéreuse contre divers cancers à haut risque tels que ceux du sein, du côlon, du pancréas, du foie, des poumons, de la prostate, de la vessie, de l'estomac, des os, du sang, du cerveau, du col de l'utérus, des yeux, etc.3 ,4. En raison de son effet dose-dépendant, ce composé a une activité antioxydante à faibles concentrations, mais provoque des effets chimiothérapeutiques à des concentrations élevées en raison de ses fonctions pro-oxydantes5. À une certaine concentration, la quercétine pourrait réduire la prolifération, induire l'apoptose et inhiber le processus mitotique par plusieurs voies telles que PI3K/Akt, MAPK, ou même par liaison dans PDK36,7. Malheureusement, ce composé a une faible solubilité dans l’eau, réduisant ainsi sa biodisponibilité. Par conséquent, des études antérieures ont développé des polysaccharides basés sur des supports de médicaments intelligents8,9,10, des cargaisons liposomales11,12, des particules à base de carbone13 et des nanoparticules inorganiques14,15,16 pour résoudre ce problème. Le rôle du vecteur du médicament est de garantir que la quercétine atteigne les cellules ciblées, améliorant ainsi l'efficacité du traitement. De plus, la cargaison devrait être capable de stocker de fortes concentrations de molécules de quercétine qui renforceraient ensuite son effet chimiothérapeutique. Parmi les supports de médicaments mentionnés, les nanoparticules de silice mésoporeuses conviennent au piégeage de fortes concentrations de médicaments, compte tenu de l'avantage de leur nature poreuse et de leur structure.

Les nanoparticules de silice mésoporeuse (MSN) ont reçu une attention considérable en tant que vecteur potentiel de médicament en raison de leurs propriétés, telles que la taille des particules et des pores réglables, la structure et la charpente poreuses bien définies et rigides, le rapport surface/volume élevé, enrichies en groupes hydroxyles pour une utilisation ultérieure. modification et biocompatible17. Ce nanomatériau ne parvient cependant pas à contrôler la libération de médicaments, ce qui entraîne une inefficacité et des traitements contre les maladies inefficaces18. Par conséquent, des modifications supplémentaires sont d’une importance cruciale pour surmonter les lacunes de ce matériau. Xu et al.14 ont développé des nanoparticules de silice modifiées par poly(2-(diéthylamino)éthylméthacrylate) via une polymérisation radicalaire par transfert d'atomes photo-induit, présentant une libération de médicament contrôlée par le pH indiquée par une concentration élevée de médicament libérée à un pH de 5,5 plutôt qu'à un pH de 7,4. Dans une autre enquête, Chen et al.19 ont utilisé des nanoparticules de silice mésoporeuse creuse (HMS) recouvertes de polydopamine pour obtenir une libération contrôlable du médicament par des stimuli de pH. Le mécanisme de libération contrôlée était basé sur l'autodégradation de la polydopamine dans des conditions acides, ce qui entraînait la libération de plus de 40 % du médicament à pH 6,5, alors qu'elle n'est que de 25,63 % à pH 7,4. D’autres chercheurs ont également utilisé des polymères fonctionnels à base d’amino, tels que le polyéthylèneimine20, les polypeptides21, le chitosane22, etc., pour créer des fonctionnalités intelligentes pour les systèmes d’administration de médicaments. Malgré leurs performances de libération contrôlée, la modification de la surface du MSN par des substances polymères induit intrinsèquement un effet de blocage des pores qui a un impact sur le déclin des propriétés texturales, l'élargissement de la taille des particules et des problèmes de toxicité. De plus, la complexité de la procédure de synthèse en plusieurs étapes, comprenant la synthèse polymère, l'activation de surface des nanoparticules, la polymérisation ou la conjugaison polymère et la purification, est également l'un des obstacles qui, dans certains cas, impliquent des substances toxiques incertaines et la perte de médicaments lors de la préparation. . Par conséquent, la fonctionnalisation rapide et facile de la surface du MSN reste un défi dans ce domaine de recherche.