Nanopartículas de sílica mesoporosa projetadas organicamente na superfície controlam a liberação de quercetina por estímulos de pH

Aug 06, 2023

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 20661 (2022) Citar este artigo

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Controlar a liberação prematura de drogas hidrofóbicas como a quercetina em condições fisiológicas continua sendo um desafio que motiva o desenvolvimento de transportadores de drogas inteligentes e responsivos nos últimos anos. Este presente trabalho relatou uma modificação superficial de nanopartículas de sílica mesoporosa (MSN) por um composto funcional possuindo tanto aminas (como grupo carregado positivamente) quanto carboxílico (grupo carregado negativamente), nomeadamente 4-((2-aminoetil)amino)-4- ácido oxobut-2-enóico (AmEA) preparado por meio de abordagem mecanoquímica simples. O impacto da modificação da superfície do MSN nas características físicas, texturais e morfológicas foi avaliado por TGA, adsorção-dessorção de N2, PSA-zeta, SEM e TEM. A área de superfície BET do MSN modificado por AmEA (MSN-AmEA) foi de 858,41 m2 g-1 com um tamanho de poro de 2,69 nm que poderia acomodar uma alta concentração de quercetina 118% maior que o MSN. Além disso, a estabilidade coloidal do MSN-AmEA foi grandemente melhorada, conforme indicado pelo elevado potencial zeta, especialmente a pH 4, em comparação com o MSN. Em contraste com o MSN, o MSN-AmEA tem melhor controle da liberação de quercetina desencadeada pelo pH, graças à presença dos grupos funcionais que possuem uma interação sensível à pose, podendo controlar totalmente a liberação de quercetina, conforme elaborado pelo estudo DFT. Portanto, a liberação controlada de quercetina pelo MSN-AmEA comprovou sua capacidade de atuar como um sistema inteligente de administração de medicamentos.

A quercetina (Que), 3,3′,4′,5,7-pentahidroxiflavona (C15H10O7), é um dos potenciais compostos dietéticos existentes como um flavonóide polifenólico natural que pode ser encontrado em vários vegetais, frutas, alimentos derivados de plantas, e bebidas1,2. Este composto tem um amplo espectro de atividades biológicas, especialmente atividade anticâncer em vários tipos de câncer de alto risco, como mama, cólon, pâncreas, fígado, pulmão, próstata, bexiga, estômago, osso, sangue, cérebro, colo do útero, olhos e assim por diante3 ,4. Devido ao seu efeito dose-dependente, este composto apresenta atividade antioxidante em baixas concentrações, mas passa a provocar efeitos quimioterápicos em altas concentrações devido às suas funções pró-oxidantes5. Em uma determinada concentração, a quercetina poderia reduzir a proliferação, induzir a apoptose e inibir o processo mitótico por diversas vias, como PI3K/Akt, MAPK, ou mesmo através da ligação em PDK36,7. Infelizmente, este composto tem baixa solubilidade em água, reduzindo assim a sua biodisponibilidade. Portanto, estudos anteriores desenvolveram polissacarídeos baseados em transportadores de medicamentos inteligentes8,9,10, cargas lipossomais11,12, partículas à base de carbono13 e nanopartículas inorgânicas14,15,16, para resolver o problema. O papel do transportador do medicamento é garantir que a quercetina chegue às células-alvo, melhorando assim a eficácia do tratamento. Além disso, a carga deve ser capaz de armazenar altas concentrações de moléculas de quercetina que potencializam seu efeito quimioterápico. Entre os transportadores de fármacos mencionados, as nanopartículas de sílica mesoporosas são adequadas para aprisionar altas concentrações de fármacos, dada a vantagem de sua natureza porosa e estrutural.

As nanopartículas de sílica mesoporosa (MSN) têm recebido atenção considerável como potencial transportador de medicamentos devido às suas propriedades, como partículas sintonizáveis ​​e tamanho de poro, estrutura e estrutura porosa rígida e bem definida, alta relação entre área superficial e volume, enriquecida por grupos hidroxila para posterior modificação e biocompatível17. Este nanomaterial, no entanto, carece de controle da liberação de medicamentos, o que inflige ineficiência e tratamentos ineficazes de doenças18. Portanto, modificações adicionais são extremamente importantes para superar a deficiência deste material. Xu et al.14 desenvolveram nanopartículas de sílica modificadas com poli(2-(dietilamino)etil metacrilato) via polimerização radicalar de transferência de átomo foto-induzida, exibindo uma liberação de fármaco controlada por pH indicada por uma alta concentração de fármaco liberada em pH 5,5 do que em pH 7,4. Em outra investigação, Chen et al.19 empregaram nanopartículas de sílica mesoporosa oca (HMS) revestidas com polidopamina para obter liberação controlável do medicamento por estímulos de pH. O mecanismo de liberação controlada baseou-se na autodegradação da polidopamina sob condições ácidas, resultando em mais de 40% do fármaco liberado em pH 6,5, enquanto é de apenas 25,63% em pH 7,4. Outros pesquisadores também empregaram polímeros funcionais à base de aminoácidos, como polietilenoimina20, polipeptídeos21, quitosana22, etc., para criar recursos inteligentes para sistemas de distribuição de medicamentos. Apesar de seu desempenho de liberação controlada, a modificação da superfície do MSN por substâncias poliméricas induz inerentemente um efeito de bloqueio de poros que afeta o declínio das propriedades texturais, o aumento do tamanho das partículas e também problemas de toxicidade. Além disso, a complexidade do procedimento de síntese em múltiplas etapas, incluindo síntese polimérica, ativação superficial de nanopartículas, polimerização ou conjugação polimérica e purificação, também é um dos obstáculos que, em alguns casos, envolve substâncias tóxicas incertas e perda de medicamentos durante a preparação. . Portanto, a funcionalização superficial rápida e fácil do MSN ainda se torna um desafio neste campo de pesquisa.