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약물 전달을 위해 피코시아닌으로 코팅된 산화환원 민감성 키토산 올리고당 나노입자의 합성, 특성화 및 평가

초록

이 논문에서는 CUR-BCSC@PCs라고 하는 피코시아닌(PC) 기능화 및 커큐민(CUR)이 로드된 비오틴-키토산 올리고당-디티오디프로피온산-커큐민(BCSC) 나노입자 유형이 CUR의 생체적합성을 향상시키도록 설계되었습니다. BCSC의 구조는 1 을 사용하여 확인되었습니다. H-NMR. 평균 유체역학적 직경이 160.3 ± 9.0 nm인 CUR-BCSC@PC에서 생체모방 단백질 코로나는 나노입자에 우수한 안정성과 혈액 순환에서 단백질 흡착을 피할 수 있는 가능성을 제공했습니다. 시험관 내 방출 실험은 산화 환원 반응 껍질을 가진 CUR-BCSC@PC가 고농도의 글루타티온에 민감하다는 것을 확인했습니다. 또한, CUR-BCSC@PC는 CUR의 세포내 흡수를 증가시켜 A549 세포의 증식에 대한 억제 활성을 증가시키는 데 효과적이었다. 이러한 결과는 CUR-BCSC@PC가 효과적인 약물 전달 매개체로서 암 치료에 큰 응용 가능성이 있음을 나타냅니다.

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배경

β-(1-4)-연결된 D- 구조의 키토산 올리고당(COS) 글루코사민은 절지동물의 외골격이나 균류의 세포벽에서 유래하는 키토산이나 키틴의 탈아세틸화 및 효소적 가수분해에 의해 주로 제조되는 해중합 생성물이다[1, 2]. 중금속과 염료는 키토산과 키토산이 흡착제 역할을 하는 변형된 물질에 의해 제거될 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다[3]. 많은 연구에서 COS는 항암, 항염, 항산화 및 면역 자극과 같은 여러 생물학적 특성을 가지고 있음을 보여주었습니다[4]. COS는 생체 적합성, 높은 수용해도 및 화학적 변형성으로 인해 무독성 약물 전달 물질로 간주됩니다[5, 6].

소수성 항암제의 용해도를 향상시키고 정상 조직에 대한 독성을 줄이기 위해 의료 연구자들은 특정 입자 크기 범위의 미셀로 자가 조립될 수 있는 공중합체를 연구하고 있다[7, 8]. 이러한 공중합체 어셈블리는 수동적으로 또는 능동적으로 종양 부위에 도달하고 침투할 수 있습니다. 미셀은 소수성 약물이 캡슐화되는 코어와 생체 내 약동학적 특성을 제어하는 ​​외부 쉘 또는 코로나라는 두 개의 개별 기능 섹션으로 구성됩니다[8]. Wang et al. [9] 화학적 변형을 통해 데옥시콜산을 COS 사슬에 그래프트하여 양친매성 블록 공중합체를 형성하고, 이는 저가의 무기 용매에서 미셀로 자가 조립될 수 있습니다. 미셀의 소수성 코어에는 케르세틴이 함유되어 있어 항암제의 수용성을 크게 향상시켜 케르세틴의 생체이용률을 높였습니다.

커큐민(CUR)은 강황의 주요 화학 성분 중 하나입니다[10]. 최근 몇 년 동안 많은 연구자들이 CUR의 항암 특성을 연구했으며 많은 연구에서 이 화학물질이 다양한 신호 경로를 통해 종양 세포의 성장에 영향을 미치고 면역 체계를 강화할 수 있음을 확인했습니다[11]. 또한 CUR은 광역학적 특성이 우수한 감광제입니다[12]. 따라서 CUR은 암 치료에 유망한 약물입니다. 그러나 낮은 용해도, 안정성 및 생체이용률로 인해 임상 적용이 제한됩니다[13]. 이러한 단점을 완화하기 위해 많은 연구자들이 약물 전달 시스템을 통해 CUR의 생체 이용률을 개선했습니다. 예를 들어, Chen et al. [14]는 CUR의 수용성을 향상시키고 종양 치료에 대한 효과를 개선한 새로운 유형의 이중 pH 민감성 약물 담체를 설계했습니다.

시아노박테리아에서 주로 얻는 피코시아닌(Phycocyanin, PC)은 수용성 및 광수확 색소 단백질로 알려져 있으며, 이는 광합성 과정에서 빛을 포착하여 화학 에너지로 전달하는 역할을 합니다[15]. PC는 항암[16], 항염, 항산화 등 여러 생물학적 특성을 발휘하여 식품 및 의학 분야에서 많은 주목을 받고 있습니다[15, 17]. Hao et al. [16] PC는 톨/인터루킨-1 수용체 도메인 함유 어댑터 단백질(TIRAP)을 하향 조절함으로써 비소세포성 폐암 세포 성장을 억제한다는 것을 발견했습니다. 또한 PC는 부작용이 없는 우수한 약제로 종양의 PDT(photodynamic therapy)에도 사용된다[18,19,20]. PC를 형광 프로브로 활용하려면 바이오틴, 항체 및 스트렙타비딘과 같은 특정 식별 요소와 결합해야 합니다[21, 22]. 수용성 비타민인 비오틴은 인체에 필수적인 미량영양소로서 종양을 표적으로 삼는 특성이 있습니다[23]. avidin, neutravidin, streptavidin과 같은 비오틴 특이적 수용체 단백질은 정상 세포에 비해 여러 암세포의 표면에서 고도로 과발현된다[24, 25]. 따라서 biotinylated nanoparticles는 수용체 매개 endocytosis를 통한 약물 전달에 대해 광범위하게 연구되었습니다 [24].

본 연구에서 새로운 유형의 PC 기능화된 나노캐리어가 구성되었으며 CUR-BCSC@PCs의 준비가 그림 1에 나와 있습니다. COS와 CUR 사이의 이황화 결합은 양친매성 캐리어 물질의 환원 감도에 기여했습니다[26 ]. CUR은 COS/PC 쉘로 보호되는 소수성 내부 코어에 위치했습니다. 비오틴과 PC 사이의 상호작용과 양전하를 띤 COS와 음전하를 띤 PC 사이의 정전기적 상호작용은 PC를 CUR-BCSC 표면으로 변형시키는 데 사용되었습니다. CUR-BCSC@PC는 향상된 투과성, 향상된 투과성 및 체류(EPR) 효과 및 비오틴 수용체 표적화 효과로 인해 종양 조직에 도달할 것으로 예상되었습니다[27]. 정상 세포보다 글루타치온 농도가 높은 종양 미세 환경에서 CUR-BCSC@PC는 thiol-disulfide 교환 반응을 통해 분해되어 종양 세포에서 높은 약물 농도를 달성합니다[23, 28, 29]. 본 논문에서 기술한 CUR-BCSC@PC 나노전달 시스템은 CUR의 생체이용률을 향상시켰을 뿐만 아니라 종양의 임상 치료에도 효과적일 수 있는 잠재력을 가지고 있다.

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CUR-BCSC@PC의 설계 및 개략도

자료 및 방법

자료

CUR은 Zhanyun Chemical Co., Ltd.(중국 상하이)에서 구입했습니다. COS는 Shandong Weikang Biomedical Science and Technology Co., Ltd.에서 구입했습니다. PC는 Zhejiang Binmei Biotechnology Co., Ltd.에서 구입했습니다. 3.3-Dithiodipropionic acid는 Adamas Reagent Co., Ltd.(Shanghai, China)에서 구입했습니다. 탄화 카르보디이미드 염산염(EDCI), 디메틸아미노 피리딘(DMAP), 테트라히드로푸란(THF), 옥살릴 클로라이드 및 비오틴은 Aladdin Chemistry Co., Ltd.에서 구입했습니다. L-글루타티온(GSH) 및 Hoechst 33342는 Sigma-Aldrich(Shanghai)에서 구입했습니다. , 중국). 투석 백(MWCO 300 Da)은 Beijing Biotopped Technology Co., Ltd.에서 구입했습니다. 포름아미드는 Tianjin Fuyu Fine Chemical Co., Ltd.에서 제조했습니다. 탈이온수는 실험실에서 자체 제작했습니다.

A549 세포주(인간 폐 암종 세포)(Bena Culture Collection(Beijing, China))를 선택하여 새로운 나노운반체의 세포독성을 평가했습니다. A549 세포를 DMEM(Saiersi Biotechnology Co., Ltd.(Shangdong, Yantai, China))에서 성장시켰다. 태아 소 혈청(FBS)은 Hyclone(Logan, UT, USA)에서 입수했습니다. 페니실린과 스트렙토마이신은 Sigma-Aldrich(Shanghai, China)에서 구입했습니다. 3-(4,5-디메틸-2-티아졸릴)-2,5-디페닐-2-H-테트라졸륨 브로마이드(MTT)도 Sigma-Aldrich(중국 상하이)에서 조달했습니다.

CUR-BCSC@PC의 합성

CUR-BCSC@PCs를 준비하는 데 사용된 합성 경로는 그림 2에 나와 있습니다. 자세한 실험 절차는 아래에 설명되어 있습니다.

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COS-S-S-CUR, BCSC 및 Biotin-COS의 합성 경로

COS-S-S-CUR 합성

3.3-디티오디프로피온산 기능화된 COS는 2단계 반응을 통해 산 염화물에 의해 촉매되는 에스테르화에 의해 합성되었습니다.

단계 1:3.3-디티오디프로피온산(42.05 mg, 0.25 mmol) 및 건조 THF(4 mL)를 교반기가 있는 갈색 둥근 바닥 플라스크에 충전하여 산을 용해시켰다. 그런 다음, THF로 희석한 옥살릴 클로라이드(0.3 mmol)를 플라스크에 넣고 얼음욕조에 넣었다. 반응을 35 ℃에서 유지하였다. 3시간 동안 교반한 후, 미반응 옥살릴 클로라이드를 회전 증발에 의해 제거하였다. 제품 1은 위의 단계에 의해 제조되었습니다. CUR을 34μL의 트리에틸아민을 함유하는 3mL의 THF에 용해시키고, 이를 빙욕 조건에서 생성물 1을 함유하는 플라스크에 적가한 다음 15분 동안 교반하였다. 이어서, 혼합물을 질소 분위기 하에 50℃에서 6시간 동안 교반하였다. 얻어진 생성물을 회전증류하여 트리에틸아민과 THF를 제거한 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 순수한 생성물인 HOOC-S-S-CUR을 얻었다.

단계 2:순수한 생성물 HOOC-S-S-CUR을 2 시간 동안 포름아미드에서 EDCI(1.2 eq) 및 DMAP(1.2 eq)로 활성화했습니다. 이어서, 4 mL의 포름아미드에 용해된 COS를 첨가하고 55 ℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응이 완료된 후 투석백(MWCO 300 Da)으로 투석하고 12 시간 동안 동결건조하였다.

BCSC와 비오틴-COS의 합성

간단히 말해서, 비오틴, EDCI 및 DMAP를 3 mL의 포름아미드에 용해시키고 갈색 둥근 바닥 플라스크로 옮겼습니다. 30℃에서 2시간 동안 교반한 후, COS-S-S-CUR을 3mL의 포름아미드에 용해시키고 플라스크에 적가하였다. 반응을 45 °C에서 2일 동안 유지했습니다. 최종 생성물을 탈이온수에서 투석(MWCO 300 Da)하고 원심분리 및 동결건조를 거쳐 산화환원에 민감한 BCSC를 얻었다. 또한 바이오틴-COS 합성도 동일한 방법으로 진행하여 바이오틴을 COS 사슬에 연결하였다.

1 COS-S-S-CUR, BCSC, biotin-COS의 H-NMR은 DMSO-D6의 혼합물을 이용하여 측정하였다. 및 D2 O 용매로.

CUR 로딩 BCSC 미셀(CUR-BCSC) 준비

CUR-BCSC는 자가 조립 방법을 통해 준비되었습니다. 10mg의 BCSC를 4 mL의 포름아미드에 용해시킨 다음 포름아미드에 용해된 1 mL의 CUR 용액(1 mg/mL)과 혼합했습니다. 혼합 용액은 24 시간 동안 탈이온수에 투석 백(MWCO 300 Da)을 사용하여 투석되었고, 탈이온수는 2 시간마다 교체되었습니다. CUR-BCSC는 800 nm, 450 nm 및 220 nm의 밀리포어 멤브레인을 사용하여 여과되었습니다.

CUR-BCSC@PC 준비

제조된 CUR-BCSC를 PC 수용액(1.0 mg/mL)과 혼합하고 4 °C에서 30분 동안 배양하였다. 그 후, 100 kDa 원심 필터를 사용하여 PC를 제거하고 물로 3회 헹구었다. 최종 제품(CUR-BCSC@PC)은 추가 연구를 위해 어둠 속에서 4 °C에 보관되었습니다.

특성

입자 크기, 제타 전위 및 다분산 지수(PI)를 관찰하기 위해 입자 분석기 Delsa Nano C(Beckman Coulter Inc.)에서 동적 레이저 산란(DLS) 측정을 수행했습니다. CUR-BCSC 및 CUR-BCSC@PC의 형태는 투과전자현미경(TEM, H-600; Hitachi, Tokyo, Japan) 측정에 의해 확인되었습니다.

캡슐화 효율(EE) 및 약물 적재 용량(DL)

HPLC(Agilent 1260GB12C)를 사용하여 나노입자의 EE 및 DL을 결정했습니다. 먼저 CUR-BCSCs 또는 CUR-BCSC@PCs 2 mL를 아세토니트릴 3 mL와 혼합하고 초음파로 해유화한 다음 아세토니트릴을 10 mL에 첨가했습니다. 측정 전 Phenomenex C18 컬럼의 컬럼 온도(250 mm × 4. 이동상의 유속은 1.0 mL·min - 1 로 설정하면서 6 mm, 5um)을 25 °C로 조정했습니다. . 0.5% 빙초산 대 아세토니트릴의 비율은 40:60(v/v)이었습니다. 검출 과정에서 425 nm의 검출 파장으로 20 μL의 샘플을 주입하였다[30]. EE 및 DL을 계산하는 데 다음 공식이 사용되었습니다.

$$ \mathrm{EE}\%=\left(\mathrm{Weight}\ \mathrm{of}\ \mathrm{Cur}\ \mathrm{in}\ \mathrm{the}\ \mathrm{nanoparticles}/\ mathrm{무게}\ \mathrm{of}\ \mathrm{the}\ \mathrm{수유}\ \mathrm{Cur}\right)\times 100\% $$$$ \mathrm{DL}\%=\left (\mathrm{Mass}\ \mathrm{of}\ \mathrm{Cur}\ \mathrm{in}\ \mathrm{the}\ \mathrm{nanoparticles}/\mathrm{Mass}\ \mathrm{of}\ \ mathrm{the}\ \mathrm{나노입자}\right)\times 100\% $$

체외 안정성 테스트

GSH(0, 20 μM, 10 mM)를 포함하는 인산염 완충 식염수(PBS)를 준비하고 4 시간 동안 CUR-BCSC@PC로 처리하여 37 °C에서 다양한 농도의 글루타티온 하에서 입자 크기의 변화를 관찰했습니다. 또한 CUR-BCSC@PCs의 유체역학적 직경은 입자 분석기 Delsa Nano C(Beckman Coulter Inc.)를 사용하여 PBS 용액에서 37°C에서 서로 다른 시점(4, 8, 12 및 24 h)에서 조사되었습니다.

CUR-BCSC@PC에서 체외 CUR 릴리스

CUR-BCSC@PC의 체외 CUR 방출 거동은 투석 방법을 사용하여 조사되었습니다. 글루타티온(GSH:20 μmol/L, 1 mmol/L, 5 mmol/L, 10 mmol/L)을 포함하는 PBS 용액을 준비하고 0.5% Tween 80을 첨가하였다. 상이한 농도의 GSH를 함유하는 PBS 완충액(45mL)을 50mL 원심분리 튜브에 첨가하였다; 그런 다음 1 mL의 CUR-BCSC@PCs가 들어 있는 투석 백을 각 원심분리기 튜브에 넣고 37 °C에서 흔들었습니다. 다른 시점(0.2, 1, 4, 8, 12, 24, 48, 72 h)에서 2 mL의 방출 배지를 수집하고 동일한 유형의 새로운 방출 매체를 추가하여 부피를 변경하지 않았습니다. HPLC는 수집된 방출 매질에서 CUR의 농도를 결정하는 데 사용되었습니다.

세포 배양

인간 폐암 A549 세포를 10% FBS 및 1% 페니실린-스트렙토마이신을 포함하는 DMEM에서 배양하고 5% CO2에서 37°C에서 배양했습니다. 분위기 [31, 32].

체외 세포 증식 억제

A549 세포주에 대한 CUR, BCSC 미셀(BCSC), CUR-BCSC 및 CUR-BCSC@PC의 시험관 내 세포독성은 표준 MTT 분석을 사용하여 평가되었습니다[33]. A549 세포를 96웰 플레이트(웰당 5000개 세포)에 24시간 동안 시딩하여 벽에 부착했습니다. 원래 배지를 버리고 유리 CUR, BCSC, CUR-BCSC 및 CUR-BCSC@PC(CUR 기준 0.1, 1, 5, 10, 15 및 20 μg/mL)를 포함하는 100μL의 새로운 배지를 첨가하고 24시간 동안 배양하였다. 투여하지 않은 웰을 블랭크 대조군으로 사용하였다. 세포는 배지를 제거하고 20 μL의 MTT 용액(5 mg/mL)을 추가하여 MTT 분석을 수행했습니다. 5% CO2에서 37 °C에서 4 시간 더 배양한 후 대기에서 MTT 용액을 150μL의 DMSO로 교체하여 보라색 MTT-포르마잔을 용해시켰다. 그 후, 마이크로플레이트 리더(Thermo Fisher Scientific Co., Waltham, MA)를 사용하여 570 nm에서 각 웰의 흡광도를 측정했습니다.

체외 세포 흡수 및 위치 파악

CUR-BCSC 및 CUR-BCSC@PC의 세포 흡수 능력은 형광 현미경(FM, Eclipse E400; Nikon Corporation, Tokyo, Japan)으로 조사되었습니다. A549 세포를 24웰 플레이트에 4 × 10 4 로 시딩했습니다. 웰당 세포 및 CUR-BCSCs 및 CUR-BCSC@PCs(CUR 농도:20 μg/mL)와 함께 37 °C, 5% CO2를 포함하는 습한 분위기에서 공동 인큐베이션했습니다. 1, 2, 4 h 동안. A549 세포는 약물이 포함된 배양액을 제거한 후 PBS로 3회 세척하였다. 그런 다음, 4% 파라포름알데히드를 포함하는 PBS를 20분 동안 첨가하고 PBS로 추가로 3회 세척하였다. 세포 핵은 Hoechst 33342로 15분 동안 염색하고 도립 형광 현미경을 사용하여 관찰했습니다.

통계 분석

모든 실험은 최소 3회 수행되었으며 평균 ± SD로 표시되었습니다. 통계 테스트는 학생의 t 테스트. <0.05는 통계적으로 유의한 것으로 설정되었으며 P <0.01은 매우 중요한 것으로 간주되었습니다.

결과 및 토론

COS, COS-S-S-CUR, Biotin-COS 및 BCSC의 특성

CUR 및 CH2의 주요 특성 공진 -S-S-CH2 1 에 출연했습니다. COS-S-S-CUR의 H-NMR 스펙트럼은 COS 사슬에 대한 CUR의 성공적인 접합을 증명합니다. 그림 3(A)의 COS 피크와 비교하여 그림 3(B)의 CUR 특성 신호는 6.7~7.5 ppm과 3.75 ppm(-OCH3 ), CH2의 공진 -S-S-CH2 2.5 ppm에서 변화가 없었다. 1 에서 비오틴의 피크(그림 3(C), a, b)와 같이 Biotin-COS의 H-NMR 스펙트럼은 0.99 ppm(-CH2 –) 및 3.39 ppm(-CH-S-). 1 BCSC의 H-NMR 스펙트럼은 그림 3(D)와 같다. CUR의 공진(그림 3(D), a, e)은 해당 위치에서 나타났고 CH2의 특성 피크 -S-S-CH2 (그림 3(D), b)는 2.5 ppm에서 다시 관찰되었다. 또한 피크 0.09 ppm 및 3.39 ppm에서 신호의 출현(그림 3(D), c, d)은 COS-S-S-CUR 사슬에 연결된 비오틴의 존재를 확인했습니다. CUR, CH2의 특성 공진 -S-S-CH2 , 및 그림 3(D)와 같은 비오틴은 그림 3(B) 및 그림 3(C)와 일치하여 양친매성 물질인 BCSC가 성공적으로 합성되었음을 나타냅니다.

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1 COS의 H-NMR 스펙트럼(A ), COS-S-S-CUR(B ), 비오틴-COS(C ) 및 BCSC(D )

CUR-BCSC 및 CUR-BCSC@PC의 특성

CUR-BCSC 및 CUR-BCSC@PC의 형태는 투과전자현미경(TEM)에 의해 연구되었다(그림 4(A, B)). CUR-BCSCs는 전자현미경하에서 매끄러운 구형 모양을 보인 반면(그림 4(A), a), CUR-BCSC@PCs는 CUR-BCSC@PCs를 둘러싸는 블루밍 층이 있는 대략 구형 모양을 보였습니다(그림 4(B). ), b). 이것은 PC가 CUR-BCSC의 표면을 덮음으로써 단백질 코로나 구조를 형성했음을 나타냅니다. CUR-BCSC@PCs의 명확한 Tyndall 효과는 넉넉한 나노입자의 존재로 인해 관찰되었습니다(그림 4(C)). CUR-BCSC 및 CUR-BCSC@PC의 입자 크기, PI, 제타 전위, DL(%) 및 EE(%)는 표 1에 나와 있습니다. 그림 5에서 CUR-BCSC 및 CUR- BCSC@PCs는 각각 97.8 ± 4.2 nm와 160.3 ± 9.0 nm였다. 한편, CUR-BCSCs와 CUR-BCSC@PCs의 PI 값은 각각 0.181 ± 0.014와 0.114 ± 0.024로 0.2보다 작아 크기의 균일성을 나타냈다. CUR-BCSC 및 CUR-BCSC@PC의 제타 전위는 각각 21.57 ± 0.53 및 12.90 ± 1.93 mV였습니다. 전기 음성 PC 코팅으로 인해 CUR-BCSC의 제타 전위는 CUR-BCSC@PC의 제타 전위보다 높았습니다. CUR-BCSC@PC의 EE는 CUR-BCSC의 EE보다 높았습니다.

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A CUR-BCSC 및 단일 CUR-BCSC의 TEM 이미지. CUR-BCSC@PC 및 단일 CUR-BCSC@PC의 TEM 이미지. Tyndall 효과와 CUR-BCSC@PC의 물속 사진

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CUR-BCSC의 크기 분포 및 제타 전위 CUR-BCSC@PC의 크기 분포 및 제타 전위

CUR-BCSC@PC의 안정성

그림 6a와 같이 이황화 결합의 환원적 특성으로 인해 10mM GSH를 포함하는 PBS에서 결합이 절단되고 CUR-BCSC@PCs가 폴리머 조각으로 분해되어 덩어리져 나노 입자의 입자 크기가 증가합니다. . 그러나 20 μM GSH를 포함하는 PBS에서는 입자크기의 변화가 미미하여 GSH가 없는 PBS와 유사한 결과를 보였다. 그림 6b와 같이 PBS에서 CUR-BCSC@PC의 안정성을 연구하기 위해 서로 다른 시간에 입자 크기를 측정한 결과 CUR-BCSC@PC의 입자 크기가 시간이 지남에 따라 천천히 증가하는 것으로 나타났습니다[14]. /P> <그림>

CUR-BCSC@PC의 안정성. 다른 GSH 농도에서 CUR-BCSC@PC의 크기 변화. 다른 시간에 PBS에서 CUR-BCSC@PC의 크기 변화

CUR-BCSC@PC의 감소 대응

이황화 결합이 종양 감소 환경에서 불안정하다는 것은 잘 알려져 있습니다. 연구원들은 친수성 폴리머와 소수성 약물을 연결하기 위해 이황화 결합을 사용하여 물에서 자가 조립하여 나노 미셀을 형성할 수 있는 양친매성 단편을 제조했습니다. 이후 생리적 환경과 종양 환경의 차이에 따라 종양 부위에서 이황화 결합이 분해되어 약물을 방출한다[34]. 본 연구에서는 CUR-BCSC@PCs가 예상되는 방출 특성을 나타낼 수 있는지 여부를 확인하기 위해 시험관 내 약물 방출을 수행했습니다. 이황화 결합을 포함하는 CUR-BCSC@PC의 환원 반응 능력은 GSH의 활성화 후 조사되었습니다. 그림 7에서 볼 수 있듯이, 세포외 환경을 시뮬레이션한 pH 7.4에서 20 M GSH가 있는 배지에서 CUR-BCSC@PC에서 CUR의 방출은 pH 4에서 10 mM GSH가 있는 환경에 비해 매우 느렸습니다. 또한, 20 μM GSH 배지와 비교하여 1, 5 및 10 M GSH는 방출 거동에서 상당한 차이를 보였다. GSH 농도가 증가함에 따라 CUR-BCSC@PCs에서 CUR의 방출도 촉진되었으며, 이는 약물 방출이 GSH 농도에 반응함을 나타냅니다.

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다른 GSH 조건에서 CUR-BCSC@PC에서 CUR의 누적 릴리스

시험관내 세포독성

A549 세포주에 대한 유리 CUR, BCSC, CUR-BCSC 및 CUR-BCSC@PC의 세포독성 효과를 조사하기 위해 MTT 분석을 수행했습니다[35]. 세포 생존율 데이터는 그림 8에 요약되어 있습니다. 모든 CUR 제제는 세포 증식 억제 측면에서 용량 의존성을 보였습니다. 그림 8에서 볼 수 있듯이 유리 CUR은 24시간 배양 후 CUR-BCSC@PC 및 CUR-BCSC에 비해 모든 A549 세포에 대한 세포 증식을 억제하는 능력이 약간 낮습니다. A549 세포의 경우 CUR-BCSC@PC의 항암 활성이 BCSC 및 CUR-BCSC보다 우수했으며 이는 우수한 세포 흡수로 인한 것으로 보입니다. 또한, CUR-BCSC@PCs는 CUR-BCSCs보다 더 높은 세포독성 특성을 보여 PC가 A549 세포의 증식을 잠재적으로 억제하는 효과가 있음을 나타냅니다.

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A549 세포에서 24 h에서 다양한 제형의 시험관내 세포독성

체외 세포 흡수 연구

그림 8과 같이 CUR-BCSC와 CUR-BCSC@PC(CUR:20 μg/mL)를 처리한 A549 세포에서 도립형광현미경을 이용하여 1, 2, 4 h에서 CUR의 형광 신호를 관찰하였다. . CUR은 녹색 형광 프로브로서 항암제이기도 하여 새롭고 효율적인 약물 전달 시스템을 개발하기 위한 소수성 모델 약물로 자주 사용되었습니다. 그림 9a에서 볼 수 있듯이 CUR-BCSC와 CUR-BCSC@PC는 모두 A549 세포주에 흡수되었으며 흡수 효율은 시간에 따라 달라졌습니다. 암세포 표면의 비오틴 수용체 과발현으로 인해 비오틴이 담지된 나노미셀은 A549 세포에 친화력을 보였다. CUR-BCSC@PC의 형광 신호는 4 h에서 높았으며, 이는 CUR-BCSC@PC의 높은 세포 흡수율을 나타냅니다. CUR-BCSC@PCs의 형광 신호는 1 h 또는 2 h보다 4 h에서 더 높았습니다. 이것은 세포 흡수가 시간 의존적이라는 것을 증명했습니다.

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다른 시간에 CUR-BCSC 및 CUR-BCSC@PC의 세포 흡수에 대한 형광 영상. 1시간 및 4 시간에 CUR-BCSC@PC의 셀 위치

A549 세포의 핵은 Hoechst 33342로 염색하였다. 그림 9b에서 보는 바와 같이 CUR-BCSC@PCs의 1 h 그룹의 세포질에서는 녹색 형광 신호를 보였으며, 4 h의 핵에서는 점차 형광이 발생하였다. CUR-BCSC@PCs 그룹, 동굴 매개 세포내이입을 통한 세포 흡수를 보여줍니다.

결론

본 연구에서는 축합 반응, 자기 조립 거동 및 PC와 CUR-BCSC 간의 상호 작용을 통해 일종의 단백질 기능화된 COS 나노 입자를 제조했습니다. 예비 조사 후, 산화환원 감도를 갖는 양친매성 캐리어 물질(BCSC)이 성공적으로 합성되었고 1 을 사용하여 검증되었습니다. H-NMR. CUR-BCSC의 표면은 피코시아닌 코로나 층으로 수정되어 세포 흡수 효율을 개선하고 CUR-BCSC@PC를 혈장 단백질 흡착으로부터 보호할 수 있습니다. 세포 세포 독성 및 흡수 분석은 CUR-BCSC@PC가 CUR을 A549 세포로 수송할 수 있고 우수한 항증식 특성을 가지고 있음을 나타냅니다. PC와 CUR의 PDT 효과를 고려하여 본 연구의 다음 단계에서 광선 요법에서 CUR-BCSC@PC의 광역학적 특성과 항암 활성을 평가할 것입니다. 본 연구는 항암제 효능 향상 및 기능성 단백질 코로나 도입의 초석을 다졌다. 요약하면, 다중 기능을 가진 COS를 기반으로 하는 CUR-BCSC@PCs의 나노의약 담체 생체 재료는 종양 치료를 위한 새로운 전략을 제공했으며 훌륭한 응용 가능성을 보여주었습니다.

데이터 및 자료의 가용성

이 원고에서 내린 결론은 모두 이 백서에 제시되고 표시된 데이터를 기반으로 합니다.

약어

BCSC:

비오틴-키토산 올리고당-디티오디프로피온산-커큐민

COS:

키토산 올리고당

COS-S-S-CUR:

키토산 올리고당-디티오디프로피온산-커큐민

CUR:

커큐민

CUR-BCSC@PC:

피코시아닌 기능화 및 커큐민 로딩 비오틴-키토산 올리고당-디티오디프로피온산-커큐민 미셀

CUR-BCSC:

커큐민 로딩 비오틴-키토산 올리고당-디티오디프로피온산-커큐민 미셀

EPR:

향상된 투과성 및 유지력

PC:

피코시아닌

PDT:

광역동 요법


나노물질

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