SBA-15 Di-graft Fe(III)-Hemin: Katalis Lanjutan untuk Degradasi Warna, Pengiriman Obat, dan Deteksi H₂O₂

Abstrak

Molekul porfirin besi (hemin) berhasil di-graft pada silica mesoporus bersalur SBA-15 (FeIX-SBA-15), di mana molekul hemin yang ditempel bertindak sebagai peniru enzim untuk mengkatalisis reaksi oksidasi. Dalam kehadiran H2O2, komposit FeIX-SBA-15 yang disiapkan secara efektif mengurai warna industri Orange II dan mengkatalisis klorida tetrametilbenzidin (TMB) baik dalam larutan maupun pada membran, dari mana deteksi warna H2O2 dicapai. Selain itu, komposit yang di-graft hemin menunjukkan muatan tinggi obat anticancer hidroklorida doksorubisin (DOX) yang menunjukkan perilaku rilis berkelanjutan yang diantisipasi oleh analisis sel real-time, yang menghasilkan efek hemmatif yang ditingkatkan terhadap pertumbuhan sel kanker dibandingkan dengan DOX/SBA-15. Nanokomposit silica mesoporus yang dimodifikasi hemin menyediakan platform nano terintegrasi dengan aplikasi biomedis yang menjanjikan.

Pendahuluan

Untuk mengatasi kekurangan enzim alami seperti rentan terhadap denaturasi di bawah kondisi lingkungan yang keras, upaya besar telah diinvestasikan untuk mengembangkan peniru enzim dengan stabilitas tinggi termasuk oksida grafen, hemin dan nanopartikel logam [1, 2]. Di antara enzim buatan ini, hemin, pusat aktif dari keluarga protein hema, adalah porfirin logam alamiah yang terkenal [3]. Sebagai katalis, kompleks porfirin logam dapat secara efektif mengkatalisis oksidasi polutan lingkungan seperti hidrokarbon aromatik berkeliling (PAHs) dan warna azo, yang mengubah molekul substrat menjadi senyawa organik yang mengandung oksigen atau mengurai mereka menjadi senyawa yang tidak berbahaya [4,5,6]. Namun, aktivitas katalitik hemin mungkin menderita degradasi sendiri oksidatif, agregasi molekuler untuk menghasilkan dimer tidak aktif, dan kesulitan larut dalam larutan buffer air [7]. Imobilisasi hemin pada padatan pendukung dengan luas permukaan tinggi telah menyediakan strategi yang ekonomis namun efisien untuk mencapai performa katalitik tinggi sambil meminimalkan kehilangan aktivitas yang tidak memuaskan saat penggunaan praktis.

Karena kemungkinan adaptasi struktur pada permukaan luar dan dalam [8], berbagai jenis nanomaterial silikon mesoporus (MSNs) dengan porfirin logam telah menarik perhatian yang meningkat untuk aplikasi yang beragam. Misalnya, Huang et al. melaporkan nanoreaktor silica mesoporus berbasis hemin yang memiliki aktivitas peroksidase seolah-olah yang luar biasa [9]. Barbosa et al. mengembangkan mikrosfer mesoporus Fe3O4@SiO2 yang diimobilisir porfirin logam sebagai katalis biomimetik yang dapat digunakan kembali untuk oksidasi hidrokarbon [10]. Baru-baru ini, Sun et al. melaporkan sensor kemiluminesensi baru berdasarkan biopengenalan dual-aptamer dan silica mesoporus yang mengenkapsulasi hemin untuk deteksi trombin [11]. Di antara berbagai MSNs, SBA-15 (Santa Barbara Amorphous-15) menunjukkan struktur poros heksagonal dan ukuran poros yang dapat disesuaikan 3–10 nm yang layak untuk grafting molekul fungsional kimia [8, 12]. Sebagai bahan silikon, SBA-15 memiliki toksisitas biologis yang rendah, dan sejumlah besar grup Si–OH yang labile pada permukaan SBA-15 dapat digunakan untuk grafting molekul fungsional lainnya untuk memberikan lebih banyak fungsionalitas pada SBA-15 [13]. Telah dilaporkan bahwa SBA-15 dapat digunakan sebagai pengiriman untuk imobilisasi enzim, pemuatan antibodi dan pengiriman obat [14,15,16].

DOX sebagai antibiotik kemoterapeutik yang efektif adalah perawatan garis pertama untuk kanker spektrum luas, tetapi efek sampingnya di klinis masih merupakan masalah serius [17]. Untuk meningkatkan efikasi terapeutik sambil mengurangi toksisitas sistemik DOX, upaya besar telah dilakukan pada desain molekular serta pengembangan formulasi berbagai sistem pengiriman obat. Setelah mesoporos MCM-41 (Komposisi Materi Mobil No. 41) pertama kali digunakan sebagai pengiriman obat pada tahun 2001 [18], MSNs termasuk SBA-15 memiliki fitur menguntungkan [19, 20] karena struktur poros inherennya yang diinginkan untuk pemuatan dan rilis obat. Namun, modifikasi kimia yang rumit pada MSN mungkin membatasi penerapannya praktis.

Dalam studi ini, kami berhasil menggraft hemin pada SBA-15 untuk membangun bahan komposit (FeIX-SBA-15) (Skim 1), di mana tidak hanya aktivitas seolah-olah enzim dari hemin dipertahankan, tetapi enkapsulasi yang efisien dan rilis berkelanjutan hidroklorida doksorubisin (DOX) juga dicapai sebagaimana yang tercermin oleh kurva pertumbuhan sel kanker yang diinkubasi dengan teknologi analisis sel real-time (RTCA) [21,22,23]. Secara menarik, muatan DOX yang relatif tinggi diperoleh untuk DOX/FeIX-SBA-15 dibandingkan dengan karya sebelumnya kami menggunakan SBA-15 yang dimodifikasi asam ferosena-karboxilat (FCA-SBA-15) [24] yang mungkin disebabkan oleh stacking π-π yang ditingkatkan antara FeIX yang di-graft dan DOX pada pendukung. Selain itu, karena bentuk padat FeIX-SBA-15 yang diimobilisir pada membran filter komersial, format katalisis aliran untuk degradasi warna yang efektif dan deteksi warna peroksida hidrogen telah dikembangkan.

Bahan dan Metode

Bahan

Semua reagen adalah kelas analitik (A.R.) dan digunakan tanpa pemurnian lebih lanjut. Kopolimer tri-blok Pluronic P123 (EO20PO20EO20, MW = 5800) dibeli dari Sigma-Aldrich (Jerman). 3-aminopropiltrietoksisilana (APTES), tetraetilortosilikat (TEOS), asam oranye II dan klorida tetrametilbenzidin diperoleh dari Shanghai Aladdin biological technology Co., Ltd (Tiongkok). Hemin dan hidroklorida doksorubisin dibeli dari Shanghai Macklin Biochemical Co., Ltd (Tiongkok). Larutan tripsin–EDTA diperoleh dari Beyotime Biotechnology Co., Ltd (Tiongkok). Media kultur sel (RPMI-1640) dari GE Healthcare Life Sciences Co., Ltd (Tiongkok). Serum fetal sapi (FBS) diperoleh dari Gibco Co., Ltd (Amerika Serikat). Penisilin dan streptomisin dari Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. Baris sel A549 diperoleh dari Koleksi Jenis Budaya Amerika (ATCC).

Grafting Kimia SBA-15 untuk Memuat Obat

SBA-15 disiapkan seperti sebelumnya dilaporkan [12]. Selanjutnya, 0,40 g SBA-15 dispersi dalam 140 mL metilbenzen pada 80 °C dan APTES (1,2 mL) ditambahkan. Kemudian, campuran diaduk selama 8 jam lagi dan dipisahkan dengan sentrifugas pada 5000 rpm selama 5 menit. Setelah dicuci dengan etanol dan air, produk yang dihasilkan yaitu APTES-SBA-15 dikeringkan pada 80 °C. Hemin (0,15 g) pertama kali dispersi dalam 30 mL DMSO dan diikuti dengan penambahan APTES-SBA-15 (0,60 g), dan kemudian campuran diaduk selama 7 jam lagi pada 70 °C. Produk yang dihasilkan dikentang, dicuci dan akhirnya dikering, yang merupakan FeIX-SBA-15.

Setelah FeIX divalidasi telah berhasil di-graft pada SBA-15, dan FeIX-SBA-15 (0,50 g) disuspen dalam 20 mL air deionis yang mengandung DOX·HCl (2 mg/mL) diaduk pada 37 °C selama 24 jam untuk memuat DOX. Kemudian, produk dikentang pada 5000 rpm selama 5 menit. Setelah dicuci, dikering dan digiling, produk akhir dikumpulkan (DOX/FeIX-SBA-15).

Karakterisasi

Fitur morfologi sampel dipelajari dengan mikroskopi elektron pemindai (SEM, Hitachi SU-1510) dengan detektor X-ray spektroskopi dispersif energi (EDS) yang dioperasikan pada tegangan percepatan 15 kV. Pola difraksi sinar X sudut kecil (SAXRD) dari bahan yang disiapkan dikumpulkan oleh difraktometer X-ray Smartlab TM 9 KW menggunakan radiasi Cu Kα (λ = 0,154 nm) pada 2θ 0,2°–8°. Analisis fluoresensi X-ray (XRF) diukur pada spektrometer fluoresensi X-ray (Thermo Scientific, USA). Isoterm serap nitrogen diukur pada analyzer serap volumetrik (BELSORP-MINI, Jepang) dalam rentang tekanan relatif P/P0 dari 0,01 hingga 0,99. Luas permukaan spesifik dan distribusi ukuran poros dihitung masing-masing menggunakan pengukuran Brunauer–Emmett–Teller (BET) dan Barrett–Joyner–Halenda (BJH). Spektrum UV–vis padat bahan dicatat oleh spektrofotometer UV–vis padat (Thermo Scientific, USA). Spektrum penyerapan sampel diukur pada spektrofotometer ultraviolett dan terlihat (UV–vis 7300, Tiongkok) untuk menghitung konten pemuatan obat DOX (DLC) sesuai dengan rumus berikut: DLC (wt. %) = (bobot obat yang dimuat / bobot total bahan mesoporos dan obat yang dimuat) *100%. Kandungan besi DOX/FeIX-SBA-15 ditentukan oleh spektrometer emisi plasma terpadu (ICP, PE Optima 2000DV, USA). Sebelum analisis, DOX/FeIX-SBA-15 sepenuhnya dilarutkan dalam asam hidroflorik terlebih dahulu, kemudian asam hidroflorik diavporkan dan sampel dilarutkan kembali dalam asam nitrat konsentrat.

Aktivitas Katalitik dan Perilaku Degradasi FeIX-SBA-15

Mengambil keuntungan dari aktivitas seolah-olah enzim dari FeIX, aktivitas katalitik TMB dan perilaku degradasi asam oranye II dalam larutan diselidiki. Larutan campuran yang mengandung 20 mM NaOH dan 1,5 mM Triton X-100 disiapkan, dan kemudian dicairkan 4 kali dengan larutan PB untuk melarutkan FeIX-SBA-15. Dalam reaksi katalitik TMB, 500 μL FeIX-SBA-15 (600 μg/mL) dicampur dengan 500 μL H2O2 (2 mM) sebagai substrat digunakan untuk mengurai TMB (500 μL, 3 mg/mL). Pengukuran spektral dilakukan pada interval waktu tertentu untuk mengevaluati derajat reaksi. Untuk mempelajari perilaku degradasi komposit yang disintesis, campuran 500 μL larutan FeIX-SBA-15 (600 μg/mL) dan 500 μL larutan H2O2 10 mM digunakan sebagai substrat. Berikutnya, 500 μL Orange II (0,25 mM) ditambahkan ke dalam larutan di atas. Pengukuran absorbansi dicatat pada 485 nm.

Selanjutnya, komposit lebih lanjut diimobilisir pada membran filter komersial untuk mengurai asam oranye II dengan cara katalisis aliran. 5 mL larutan suspensi FeIX-SBA-15 (600 μg/mL) dilewatkan melalui filter komersial (0,22 μm, Millipore) untuk memungkinkan bahan terperangkap pada filter dan dikering pada suhu ruang. 500 μL larutan Orange II (0,25 mM) dicampur dengan 500 μL H2O2 (10 mM) dan 500 μL H2O dilewatkan melalui membran filter komersial yang dimuat FeIX-SBA-15. Pengukuran spektral dari campuran dicatat.

Deteksi Warna H2O2

Untuk deteksi H2O2 dalam larutan, campuran 500 μL FeIX-SBA-15 (600 μg/mL) dan 500 μL TMB (3 mg/mL) disiapkan. Berikutnya, 500 μL H2O2 dengan konsentrasi yang bervariasi (25–500 μM) ditambahkan ke dalam larutan di atas dan diinkubasi selama 10 menit pada 30 °C. Akhirnya, pengukuran spektral dicatat pada 651 nm.

Secara bersamaan, pengukuran H2O2 dilakukan pada membran komersial yang diimobilisir komposit dengan cara katalisis aliran. Membran yang dimodifikasi diperoleh seperti yang dijelaskan di atas. Kemudian, campuran 500 μL H2O2 (0,293 ~ 8,8 mM), 500 μL TMB (2 mg/mL) dan 500 μL H2O dilewatkan melalui membran filter komersial yang dimodifikasi secara terpisah, setelahnya pengukuran spektral dari campuran dicatat pada 651 nm.

Absorbansi diplot terhadap konsentrasi H2O2, dan batas deteksi (LOD) metode dievaluasi melalui rumus: LOD = 3RSD/leretan. (RSD: deviasi standar relatif).

Kultur Sel dan Deteksi RTCA

Sel paru non-sel kecil manusia A549 dikultur dengan media RPMI-1640 yang mengandung 10% FBS, 1% larutan penisilin–streptomisin dalam inkubator yang mengandung 5% CO2 pada 37 °C (Thermo Scientific). Teknologi analisis sel real-time (RTCA) (sistem xCELLigence, ACEA Biosciences Inc.) dan metode Cell Counting Kit-8 (CCK-8, DOJINDO Laboratory) digunakan untuk evaluasi sitotoksisitas bahan. Dalam deteksi RTCA, 5000–8000 sel per lubang ditanam di E-plate. Inkubasi dan proliferasi sel dipantau secara real-time oleh analyzer, di mana perubahan sinyal dinyatakan sebagai satuan arbitrer yang didefinisikan sebagai indeks sel (CI). Sel diekspose terhadap FeIX-SBA-15 dan DOX/FeIX-SBA-15 pada konsentrasi 12,6 µg/mL. Konsentrasi DOX adalah 0,50 µg/mL. Selain itu, untuk mendapatkan IC50 dari DOX/FeIX-SBA-15, sel yang ditangani dengan berbagai dosis DOX/FeIX-SBA-15 dari 1,6 hingga 50,4 µg/mL dideteksi. Selain itu, uji kit CCK-8 sebagai metode akhir digunakan untuk mendeteksi sitotoksisitas bahan. Reagen CCK-8 diinkubasi dengan sel selama 2 jam dan absorbansi diukur dengan pembaca mikropapan pada panjang gelombang 450 nm.

Hasil dan Pembahasan

Karakterisasi Bahan

Komposit DOX/FeIX-SBA-15 disintesis seperti yang diilustrasikan dalam Skim 1. APTES-SBA-15 disiapkan terlebih dahulu melalui reaksi amination [13]. Kemudian, molekul FeIX di-graft pada permukaan APTES-SBA-15 melalui reaksi amida dan interaksi elektrostatis antara grup karboksil dan grup amino dalam mesopor. Terakhir, obat anticancer DOX dimuat ke dalam komposit FeIX-SBA-15 yang melibatkan interaksi molekular yang kuat dari stacking π-π antara FeIX dan DOX karena molekul makrosiklik planar terkonjugasi dari FeIX [25] dan kromofor antrasiklin dari DOX [24].

Mikrostruktur permukaan komposit dievaluasi dengan mikroskopi elektron pemindai (SEM). Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1a, SBA-15 dengan struktur tabul dengan homogenitas ukuran tertentu 0,4–1 μm terbentuk dalam SBA-15 dan pemasangan FeIX dan molekul DOX tidak menyebabkan perubahan morfologi yang terlihat. Gambar TEM (Gambar S1) DOX/FeIX-SBA-15 dibandingkan dengan SBA-15 memvalidasi struktur meso yang dipertahankan setelah modifikasi kimia. Komposisi kimia DOX/FeIX-SBA-15 lebih lanjut diperkirakan dengan spektroskopi fluoresensi X-ray. Seperti yang ditunjukkan dalam Tabel S1, Si, O, C, Fe dan jumlah kecil unsur lain yang terserap ditemukan dalam DOX/FeIX-SBA-15. Dibandingkan dengan FeIX-SBA-15, persentase atom yang dihitung Si (~ 24,3%) dan Fe (~ 2,5%) dalam DOX/FeIX-SBA-15 sedikit lebih rendah, tetapi jumlah C (11,3%) relatif tinggi yang mengindikasikan enkapsulasi DOX yang berhasil. Untuk mengevaluasi lebih lanjut komponen permukaan, spektrum UV–vis padat komposit dicatat. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar S2, mirip dengan molekul FeIX, FeIX-SBA-15 menampilkan pita penyerapan pada 250–350 nm, 450–550 nm dan 600–700 nm, sementara tidak ada pita yang hampir terlihat untuk SBA-15 [26]. Dengan perbandingan, DOX/FeIX-SBA-15 menunjukkan pita penyerapan lebar 450–550 nm yang timbul dari DOX.

Analisis difraksi sinar X sudut kecil dari komposit juga dilakukan. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1b, pola SAXRD SBA-15 menampilkan puncak difraksi utama pada 0,94° dengan dua puncak yang terlihat pada 1,6° dan 1,8° yang mencerminkan bidang kristal (100), (110) dan (200) masing-masing, yang menunjukkan struktur meso yang terdefinisi dengan baik [27]. Dibandingkan dengan SBA-15, pola SAXRD DOX/SBA-15 menunjukkan penurunan intensitas puncak, yang mengindikasi bahwa pemuatan DOX tidak merusak struktur poros. Namun, grafting FeIX pada SBA-15 mengakibatkan pergeseran puncak yang terlihat menuju sudut besar dengan penurunan intensitas puncak bidang kristal (110) dan (200) yang mengindikasikan kehilangan sebagian dari keteraturan struktur meso bahan [28]. Secara menarik, pemuatan DOX lebih lanjut pada FeIX-SBA-15 menyebabkan hilangnya bidang kristal (110) dan (200).

Untuk mendapatkan parameter struktur meso dari sampel, isoterm serap nitrogen dicatat. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1C, semua sampel menunjukkan isoterm tipe IV dengan langkah kondensasi kapiler yang tajam pada tekanan relatif tinggi, yang menunjukkan retensi struktur meso setelah modifikasi kimia [24]. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1D dan Tabel S2, dibandingkan dengan SBA-15 ~ 6 nm, penurunan ukuran poros setelah konjugasi FeIX/DOX diamati yang membenarkan hasil SAXRD. Konten pemuatan DOX dalam DOX/SBA-15 dan DOX/FeIX-SBA-15 dihitung masing-masing 1,14% dan 4,27%. Hasilnya menunjukkan bahwa SBA-15 yang di-graft FeIX meningkatkan kemampuan pemuatan DOX dalam mesopor yang sekitar 3,7 kali lipat dari DOX/SBA-15 dan ~ 1,6 kali lipat dari DOX/FCA-SBA-15 dari karya sebelumnya kami [24]. Kemampuan pemuatan obat yang ditingkatkan ini dapat diatribusikan pada interaksi molekular yang ditingkatkan antara FeIX dan DOX.

Aktivitas Katalitik dan Perilaku Degradasi Hemin yang Di-graft pada Mesopor

Aktivitas katalitik FeIX-SBA-15 dievaluasi dengan menggunakan TMB dalam kehadiran H2O2 sebagai reaksi model [29]. Gambar 2a menunjukkan bahwa intensitas absorbansi larutan uji (TMB + H2O2 + FeIX-SBA-15) meningkat seiring waktu reaksi katalitik. Akibatnya, larutan berubah menjadi warna biru dan semakin gelap seiring waktu (Gambar 2b). Namun, reaksi tidak terjadi jika H2O2 atau FeIX-SBA-15 tidak ada dalam larutan yang menunjukkan aktivitas peroksidase FeIX-SBA-15. Sementara itu, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar S3A, FeIX-SBA-15 mampu menguraikan Orange II dalam kehadiran H2O2 yang dipantau oleh absorbansi UV–vis dalam waktu reaksi 3 jam.

Mengambil keuntungan dari bentuk padat komposit mesopor yang di-graft hemin, format katalisis aliran berdasarkan membran filter komersial yang diimobilisir FeIX-SBA-15 diuji untuk transformasi organik [30, 31]. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar S3B, ketika campuran H2O2 dan Orange II melewati membran yang dimodifikasi, dibandingkan dengan membran kontrol dengan SBA-15 saja (Gambar S3C), intensitas absorbansi larutan turun bersamaan yang mengindikasikan aktivitas katalitik yang luar besar dari membran FeIX-SBA-15 yang diimobilisir setelah digunakan kembali, yang dapat diterapkan dalam degradasi warna dalam air limbah [32, 33].

Selanjutnya, dibandingkan dengan peroksidase horseradish, komposit yang mengandung hemin menunjukkan aktivitas katalitik yang luar biasa dalam rentang pH yang luas yang disebabkan oleh stabilitas yang cukup hemin di bawah kondisi yang relatif keras termasuk larutan asam [29, 34], yang penting secara praktis.

Deteksi Warna H2O2

Berdasarkan model reaksi katalitik TMB dari FeIX-SBA-15, strategi warna untuk penentuan H2O2 dalam larutan dirintis dengan kalibrasi yang ditunjukkan dalam Gambar 2c. Rentang konsentrasi H2O2 adalah 25–500 μM dengan batas deteksi (LOD) 2,1 μM.

Selanjutnya, deteksi warna sederhana dari H2O2 juga dikembangkan dengan penyaringan langsung H2O2 dengan konsentrasi yang berbeda melalui membran komersial yang dimodifikasi FeIX-SBA-15. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2d, rentang deteksi linier diperkirakan dari 0,293 hingga 8,80 mM dengan batas deteksi 0,067 mM. Perbandingan parameter analitik yang diperoleh dengan laporan sebelumnya ditabalkan dalam Tabel 1, yang mengindikasi performa deteksi terkait dengan kondisi reaksi seperti konsentrasi katalis, pH dan suhu uji [35]. Meskipun metode yang diusulkan tidak melampaui laporan sebelumnya, performa analitisnya dengan rentang kalibrasi konsentrasi yang luas dapat dibandingkan dengan metode warna.

Uji Sitotoksisitas dan Pemantauan Dinamis Efek Kompleks yang Dimuat DOX pada Sel

Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3, efek inhibisi pertumbuhan sampel pada sel A549 pertama kali dievaluasi dengan kit CCK-8 dan konsentrasi inhibitor paruh (IC50) yang diukur selama 24 jam diringkas dalam Tabel S3. Sel yang dirawat dengan SBA-15 sebesar 150 μg/mL masih mempertahankan lebih dari 80% keberadaan sel yang mencerminkan sitotoksisitas bahan yang rendah. IC50 dari DOX/FeIX-SBA-15 (12,6 μg/mL) sekitar empat kali lebih rendah daripada DOX/SBA-15 (58,8 μg/mL) dan sekitar tiga kali lebih rendah daripada FeIX-SBA-15 (35,4 μg/mL), yang mengindikasikan bahwa grafting FeIX pada SBA-15 efisien untuk memuat DOX untuk meningkatkan efek sitotoksik.

Status pertumbuhan sel A549 yang dirawat dengan komposit yang berbeda menunjukkan rilis obat yang berkelanjutan dalam Gambar 4a, b yang dipantau oleh RTCA, yang didasarkan pada prinsip deteksi impedansi bebas label untuk mencerminkan kondisi fisiologis sel [41]. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 4a, pada dosis yang diuji, nilai indeks sel dari sel yang dirawat DOX meningkat terlebih dahulu dan kemudian turun tajam, penurunan tajam dalam nilai indeks sel terstandarisasi (NCI) diamati yang melibatkan proses kerusakan DNA [42]. Nilai NCI dari FeIX-SBA-15 (12,6 μg/mL) dan DOX/FeIX-SBA-15 (12,6 μg/mL) keduanya lebih rendah dari kontrol, tetapi nilai NCI diamati meningkat seiring waktu inkubasi. Dibandingkan dengan FeIX-SBA-15, nilai NCI dari sel yang dirawat DOX/FeIX-SBA-15 meningkat selama beberapa jam pertama perawatan. Namun, karena perilaku rilis berkelanjutan sistem pengiriman obat dan konsentrasi efektif akumulasi DOX yang dilepaskan dari mesopor DOX/FeIX-SBA-15 tidak cukup untuk membunuh sebagian besar sel, pertumbuhan sel A549 yang dirawat DOX/FeIX-SBA-15 menunjukkan keadaan yang relatif stabil dan inhibitif, sedangkan nilai indeks sel dari sel yang dirawat FeIX-SBA-15 meningkat secara signifikan dalam proses berikutnya. Pada konsentrasi IC50 sebesar 12,6 μg/mL (CCK-8), nilai NCI dari DOX/FeIX-SBA-15 ditemukan lebih tinggi dari 50% dari grup kontrol pada 24 jam. Oleh karena itu, efek multi-dosis dari DOX/FeIX-SBA-15 pada sel dicatat (Gambar 4B) dan kurva respons dosis yang diturunkan dari NCI yang dicatat DOX/FeIX-SBA-15 dihitung menggunakan perangkat lunak RTCA (Gambar 4c, d). Nilai IC50 dari sel yang dirawat DOX/FeIX-SBA-15 ditentukan sebesar 15,0 (24 jam) yang konsisten dengan tes CCK-8. Dan setelah inkubasi 48 jam, IC50 yang dihitung adalah 6,7 (48 jam) µg/mL.

Kesimpulan

Dalam studi ini, kami berhasil menggraft molekul hemin pada SBA-15 untuk beberapa kegunaan. FeIX-SBA-15 yang dibangun diinginkan untuk memuat obat anticancer dan efektif untuk mengkatalisis TMB dan menguraikan asam oranye II baik dalam larutan maupun pada membran dalam kehadiran H2O2. Berdasarkan model reaksi katalitik TMB, strategi warna untuk analisis kuantitatif H2O2 dirintis. Selain itu, SBA-15 yang di-graft FeIX mendukung konten pemuatan DOX yang relatif tinggi dan meningkatkan efek inhibitif terhadap pertumbuhan sel kanker dibandingkan dengan DOX/SBA-15. Sementara itu, sitotoksisitas DOX/FeIX-SBA-15 pada A549 dipantau secara dinamis oleh RTCA, yang jelas menunjukkan perilaku rilis berkelanjutan dari molekul obat DOX dari mesopor. Berdasarkan ini, sistem pengiriman obat ini mengurangi sitotoksisitas DOX tetapi tetap efektif dalam menghambat pertumbuhan sel tumor. Secara keseluruhan, nanokomposit silica mesoporus yang di-graft hemin yang kami buat sebagai katalis padat dan sistem pengiriman obat dapat menyediakan platform nano serbaguna dengan potensi biomedis yang besar.

Ketersediaan Data dan Bahan

Semua data sepenuhnya tersedia tanpa pembatasan.