30837

طراحي و مشخصه‌يابي سيستم هاي دارورساني جديد بر پايه هيدروژل هاي كيتوزاني و نانو كامپوزيت ماكرومولكول هاي زيستي با چارچوب هاي فلز-آلي

دكتري تخصصي

شيمي آلي

1399

1402/11/30

دكتر محمد رضا نعيمي جمال

ندارم

شيمي

در اين مطالعه چارچوب¬هاي فلز-آليZIF-67 با استفاده از عصاره گياه جينكو بيلوبا و DNA تزيين شده است تا يك راهبرد مناسب و ايمن براي هم‌زمان تحويل دوكسوروبيسين و سورافنيب (DOX-SOR) به وجود آيد. مشخصه يابي با استفاده از FT-IR، XRD، FESEM و TEM براي مشخص كردن ساختار MOFs بهينه شده استفاده شد و نتايج سنتز صحيح و ساختار مكعبي را تاييد كرد. بارگيري دارو حاصل از تعاملات حامل و دارو نشان داد كه به ترتيب 7/59% و 2/60 % از دوكسوروبيسين و سورافنيب انكپسوله شده است. سلول‌هاي HEK-293، HT-29 و MCF-7 با نمونه ها در غلظت‌هاي پايين و بالا (1/0 و 50 ميكروگرم در ميلي‌ليتر) تيمار شدند و زنده ماني آنها نشان داد كه مي‌توانند در كاربردهاي پزشكي مورد استفاده قرار گيرند. به دليل تغييرات ايجاد شده درحامل، آزاد سازي دارو طولاني تر و نيز وابسته به pH شده است و بيشترين آزاد سازي در 4.5 pH = اتفاق مي افتند. همچنين، تحويل دارو به درون سلول با استفاده از ميكروسكوپ فلورسانس دو بعدي مورد مطالعه قرار گرفته‌اند كه نشان داده است ذرات نانو در به خوبي به سلول‌هاي MCF-7 درونيابي مي‌شوند و كارآيي آنها به عنوان سيستم‌هاي تحويل دارو اثبات شده است. علاوه بر اين، مواد زيستي طبيعي مذكور براي تزيين UiO-66-NH2 نيز استفاده شده‌اند. درصد انكپسوله سازي براي دوكسوروبيسين و سورافنيب به‌ترتيب 5/49 % و 2/31 % به دست آمد. مطالعه روي خطوط سلولي MCF-7، HT-29 و HEK-293 نشان داد كه زنده ماني سلولي عالي از نتيجه تزيين با هر دو غلظت كم و زياد (1/0 و 50 ميكروگرم در ميلي‌ليتر) نشان داده‌اند. پس از 24 ساعت تيمار، زنده ماني نسبي سلول‌هاي HT-29، HEK-293 و MCF-7 به‌ترتيب به ميزان 1/85 %، 1/88% و 8/76% بود. همچنين، پس از 48 ساعت به‌ترتيب 5/82%، 5/83% و 5/68% ثبت شد. با اين حال، با پوشاندن نانوكارير با عصاره برگ جينكو بيلوبا و دي‌ان‌اي ، درصد زنده ماني سلول به طور چشمگيري كاهش يافت و به مقادير 6/62%، 9/40% و 1/45% براي 24 ساعت تيمار و 1/62%، 5/38% و 9/38% براي 48 ساعت تيمار در خطوط سلولي HEK-293، HT-29 و MCF-7 به ترتيب منجر شد. در نهايت، براي توسعه پزشكي بازسازي‌، فيلم‌هاي هيدروژل كيتوزان / كلاژن / پلي‌كاپرولاكتون (CSCPs) با نسبت‌هاي وزني مختلف از PCL توليد شدند؛ به‌طور خاص PCL: CSC محتواي به ترتيب 1:3، 1:6 و 1:9. به اين منظور، اتصال كلاژن به كيتوزان انجام شد. افزايش محتواي PCL باعث افزايش كشش در نقطه شكست از 8/134% به 5/369% و استحكام كشش فيلم‌هاي هيدروژل از 8/4 مگاپاسكال به 4/18 مگاپاسكال شد. آبگريزي نمونه‌هاي تهيه‌شده از طريق جذب آب و آزمون زاويه تماس با آب ارزيابي شد. براي CSCP3 تا CSCP9، زاويه تماس با آب از 03/61 درجه به 82/70 درجه افزايش يافت. پس از 48 روز، فيلم‌هاي هيدروژل CSCP6 و CSCP9 نشان دادند كه نرخ تجزيه آنها كند است و كمتر از 15% از وزن خود را از دست داده‌اند. علاوه بر اين، هر سه نوع فيلم هيدروژل نشان دادند كه سازگاري بسيار بالايي دارند (بيش از 95% پس از سه روز)، كه توسط آزمايش MTT تأييد شد. نرخ هموليز فيلم‌هاي هيدروژل CSCP كمتر از 2% بود كه مي‌توان آنها را براي تماس با محيط خون ايمن در نظر گرفت. تشكيل فيلم¬هاي هيدروژلي مذكور بدون نياز به عوامل اتصال دهنده گرانقيمت با بروز ويژگي‌هاي مطلوب فيزيكي و زيستي براي كاربردهاي مهندسي بافت نشان مي‌دهد كه فيلم‌هاي هيدروژل CSCP مي¬تواند گزينه‌هاي مناسبي براي استفاده در ارتباط با تاندون مصنوعي باشند

1403/02/18

Design and Characterization of Novel Drug Delivery Systems Based on Chitosan Hydrogels and Biohybrid Nanocomposites with Metal-Organic Frameworks

2/18/2025 12:00:00 AM

In this study, metal-organic frameworks (MOFs) ZIF-67 have been decorated with Ginkgo biloba plant extract and DNA to create a suitable and safe strategy for the simultaneous delivery of doxorubicin and sorafenib (DOX-SOR). Characterization using FT-IR, XRD, FESEM, and TEM confirmed the optimized structure of the modified MOFs, validating the successful synthesis and cubic structure. Drug loading revealed encapsulation of 59.7% and 60.2% for doxorubicin and sorafenib, respectively. HEK-293, HT-29, and MCF-7 cells treated with the samples at low and high concentrations (0.1 and 50 μg/mL) demonstrated excellent viability, indicating potential medical applications. Due to modifications in the carrier, drug release was prolonged and pH-sensitive, with the highest release occurring at pH 4.5. The internalization and drug delivery were examined using a 2D fluorescence microscope, confirming effective internalization in MCF-7 cells and demonstrating the efficacy of the drug delivery systems. Additionally, the mentioned natural biomaterials were used to decorate UiO-66-NH2, achieving drug encapsulation of 49.5% for doxorubicin and 31.2% for sorafenib. Viability studies on MCF-7, HT-29, and HEK-293 cell lines revealed excellent cell viability at both low and high concentrations. However, coating the nanocarrier with Ginkgo biloba leaf extract and E. coli DNA significantly reduced cell viability. Finally, for regenerative medicine development, hydrogel films of chitosan/collagen/polycaprolactone (CSCPs) were synthesized with different weight ratios of PCL (1:3, 1:6, and 1:9). Increasing PCL content resulted in higher elongation at break and tensile strength. Water contact angle tests showed increased hydrophobicity with higher PCL content. After 48 days, CSCP6 and CSCP9 hydrogel films exhibited slow degradation, losing less than 15% of their weight. All three types of hydrogel films demonstrated high biocompatibility (over 95% after three days), as confirmed by the MTT assay. The hemolysis rates of CSCP hydrogel films were less than 2%, making them safe for contact with blood. The absence of costly crosslinking agents and desirable characteristics for tissue engineering applications suggest that CSCP hydrogel films may be promising candidates for use in artificial tendons.

ماكرومولكول هاي زيستي , چارچوب‌هاي فلز-آلي , هيدروژل بر پايه كيتوزان , دارورساني

Biomacromolecules , Metal-organic frameworks , Chitosan-based hydrogels , Drug Delivery

Bahareh Farasati Far

Prof. Mohmmad Reza Naimi-Jamal