Komposit Silika Mesopori Cangkok Besi Porfirin untuk Pengiriman Obat, Degradasi Pewarna dan Deteksi Kolorimetri Hidrogen Peroksida
Abstrak
Molekul besi porfirin (hemin) berhasil dicangkokkan pada saluran silika mesopori SBA-15 (FeIX-SBA-15), di mana molekul hemin yang melekat bertindak sebagai meniru enzim untuk mengkatalisis reaksi oksidasi. Di hadapan H2 O2 , komposit FeIX-SBA-15 yang dibuat secara efektif mendegradasi pewarna industri Orange II dan tetrametilbenzidin hidroklorida (TMB) yang dikatalisis baik dalam larutan maupun pada membran, dari mana kolorimetri H2 O2 deteksi tercapai. Selain itu, komposit yang dicangkok hemin menunjukkan kandungan obat antikanker doxorubicin hydrochloride (DOX) yang memuat muatan tinggi yang menunjukkan perilaku pelepasan berkelanjutan seperti yang dipantau oleh analisis sel waktu nyata, yang menghasilkan peningkatan efek penghambatan pada pertumbuhan sel kanker dibandingkan dengan DOX/SBA tersebut. -15. Nanokomposit silika mesopori yang dimodifikasi hemin menyediakan platform nano terintegrasi dengan aplikasi biomedis yang menjanjikan.
Pengantar
Untuk mengatasi kelemahan enzim alami seperti kerentanan terhadap denaturasi di bawah kondisi lingkungan yang keras, banyak upaya diinvestasikan untuk mengembangkan meniru enzim stabilitas tinggi termasuk oksida graphene, hemin dan nanopartikel logam [1, 2]. Di antara enzim buatan ini, hemin, pusat aktif dari keluarga protein heme, adalah metaloporfirin alami yang terkenal [3]. Sebagai katalis, kompleks metalloporfirin dapat secara efektif mengkatalisis oksidasi polutan lingkungan seperti polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) dan pewarna azo, yang mengubah molekul substrat menjadi senyawa organik yang mengandung oksigen fungsional atau mendegradasinya menjadi senyawa yang tidak berbahaya [4,5,6]. Namun demikian, aktivitas katalitik hemin dapat mengalami degradasi diri oksidatif, agregasi molekuler untuk menghasilkan dimer yang tidak aktif dan kelarutan yang rendah dalam buffer berair [7]. Imobilisasi hemin pada penyangga padat dengan luas permukaan tinggi telah memberikan strategi yang ekonomis namun efisien untuk mencapai kinerja katalitiknya yang tinggi sambil meminimalkan hilangnya aktivitas yang tidak memuaskan pada penggunaan praktis.
Karena kelayakan adaptasi struktural untuk permukaan luar dan dalam [8], berbagai jenis nanomaterial silikon mesopori (MSNs) dengan metalloporfirin telah mendapatkan perhatian yang meningkat untuk aplikasi yang beragam. Misalnya, Huang et al. melaporkan nanoreaktor silika mesopori berbasis hemin yang memiliki aktivitas mirip peroksidase yang luar biasa [9]. Barbosa dkk. mengembangkan metaloporfirin Fe3 O4 @SiO2 submikrosfer mesopori sebagai katalis biomimetik yang dapat digunakan kembali untuk oksidasi hidrokarbon [10]. Baru-baru ini, Sun et al. melaporkan sensor chemiluminescence baru berdasarkan biorecognition dual-aptamer dan silika mesopori yang dienkapsulasi hemin untuk deteksi trombin [11]. Di antara berbagai MSN, SBA-15 (Santa Barbara Amorphous-15) menunjukkan struktur pori heksagonal dan ukuran pori yang dapat disesuaikan 3-10 nm yang layak untuk molekul fungsional pencangkokan kimia [8, 12]. Sebagai bahan silikon, SBA-15 memiliki toksisitas biologis yang lebih rendah, dan sejumlah besar gugus Si-OH yang labil pada permukaan SBA-15 dapat digunakan untuk mencangkok molekul fungsional lain untuk memberikan lebih banyak fungsionalitas SBA-15 [13]. Telah dilaporkan bahwa SBA-15 dapat digunakan sebagai pembawa untuk imobilisasi enzim, pemuatan antibodi dan pengiriman obat [14,15,16].
DOX sebagai antibiotik kemoterapi yang efektif adalah pengobatan lini pertama untuk kanker spektrum luas, tetapi efek sampingnya di klinik tetap menjadi masalah serius [17]. Untuk meningkatkan kemanjuran terapeutik sementara untuk mengurangi toksisitas sistematis DOX, banyak upaya telah dilakukan pada desain molekuler serta pengembangan formulasi berbagai sistem penghantaran obat. Setelah MCM-41 mesopori (Mobil Composition of Matter No. 41) pertama kali digunakan sebagai pembawa obat pada tahun 2001 [18], MSNs termasuk SBA-15 memiliki fitur yang menguntungkan [19, 20] karena struktur pori bawaannya yang diinginkan untuk pemuatan obat dan rilis. Namun demikian, modifikasi kimia yang rumit pada MSN dapat membatasi aplikasi praktisnya.
Dalam penelitian ini, kami berhasil mencangkok hemin pada SBA-15 untuk membangun bahan komposit (FeIX-SBA-15) (Skema 1), di mana tidak hanya aktivitas seperti enzim hemin yang dipertahankan, tetapi enkapsulasi yang efisien dan berkelanjutan pelepasan doxorubicin hidroklorida (DOX) dicapai sebagaimana tercermin dari kurva pertumbuhan sel kanker yang diinkubasi oleh teknologi penganalisis sel waktu-nyata (RTCA) [21,22,23]. Khususnya, muatan DOX yang relatif tinggi diperoleh untuk DOX/FeIX-SBA-15 dibandingkan dengan pekerjaan kami sebelumnya menggunakan SBA-15 yang dimodifikasi asam ferrosenkarboksilat (FCA-SBA-15) [24] yang mungkin disebabkan oleh pemurnian Penumpukan -π antara FeIX dan DOX yang dicangkokkan dalam penyangga. Selain itu, karena bentuk padat FeIX-SBA-15 yang diimobilisasi pada membran filter komersial, format katalisis aliran untuk degradasi pewarna yang efektif dan deteksi kolorimetri hidrogen peroksida dikembangkan.
SBA-15 dicangkokkan dengan FeIX untuk pemuatan DOX obat antikanker
Bahan dan Metode
Materi
Semua reagen memiliki tingkat analitis (A.R.) dan digunakan tanpa pemurnian lebih lanjut. Kopolimer tri-blok Pluronic P123 (EO20 PO20 EO20 , MW = 5800) dibeli dari Sigma-Aldrich (Jerman). 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), tetraethylorthosilicate (TEOS), acid orange II dan tetramethylbenzidine hydrochloride diperoleh dari Shanghai Aladdin biologis technology Co., Ltd (Cina). Hemin dan doksorubisin hidroklorida dibeli dari Shanghai Macklin Biochemical Co., Ltd (China). Solusi tripsin–EDTA diperoleh dari Beyotime Biotechnology Co., Ltd (Cina). Media kultur sel (RPMI-1640) berasal dari GE Healthcare Life Sciences Co., Ltd (China). Fetal bovine serum (FBS) diperoleh dari Gibco Co., Ltd (USA). Penisilin dan streptomisin berasal dari Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. Garis sel A549 diperoleh dari American Type Culture Collection (ATCC).
Cangkok Kimia SBA-15 untuk Pemuatan Obat
SBA-15 disiapkan seperti yang dilaporkan sebelumnya [12]. Selanjutnya, 0,40 g SBA-15 didispersikan dalam 140 mL metilbenzena pada 80 °C dan APTES (1,2 mL) ditambahkan. Kemudian, campuran diaduk lagi selama 8 jam dan dipisahkan dengan sentrifugasi pada 5000 rpm selama 5 menit. Setelah dicuci dengan etanol dan air, produk yang dihasilkan yaitu APTES-SBA-15 dikeringkan pada suhu 80 °C. Hemin (0,15 g) mula-mula didispersikan dalam 30 mL DMSO dan diikuti dengan penambahan APTES-SBA-15 (0,60 g), kemudian campuran diaduk selama 7 jam lagi pada suhu 70 °C. Produk yang dihasilkan disentrifugasi, dicuci dan akhirnya dikeringkan, yaitu FeIX-SBA-15.
Setelah FeIX divalidasi untuk berhasil dicangkokkan ke SBA-15, dan FeIX-SBA-15 (0,50 g) disuspensikan dalam 20 mL air deionisasi yang mengandung DOX·HCl (2 mg/mL) diaduk pada suhu 37 °C selama 24 jam untuk memuat DOX. Kemudian, produk disentrifugasi pada 5000 rpm selama 5 menit. Setelah dicuci, dikeringkan dan digiling, produk akhir dikumpulkan (DOX/FeIX-SBA-15).
Karakterisasi
Fitur morfologi sampel dipelajari dengan memindai mikroskop elektron (SEM, Hitachi SU-1510) dengan detektor sinar-X spektroskopi dispersi energi (EDS) yang dioperasikan pada tegangan percepatan 15 kV. Pola difraksi sinar-X sudut kecil (SAXRD) dari bahan yang disiapkan dikumpulkan oleh difraktometer sinar-X Smartlab TM 9 KW menggunakan radiasi Cu Kα (λ = 0,154 nm) dalam 2θ dari 0,2°–8°. Analisis fluoresensi sinar-X (XRF) diukur pada spektrometer fluoresensi sinar-X (Thermo Scientific, USA). Isoterm serapan nitrogen diukur pada alat analisis adsorpsi volumetrik (BELSORP-MINI, Jepang) dalam rentang tekanan relatif P/P0 dari 0,01 hingga 0,99. Luas permukaan spesifik dan distribusi ukuran pori masing-masing dihitung menggunakan pengukuran Brunauer–Emmett–Teller (BET) dan Barrett–Joyner–Halenda (BJH). Spektra UV-vis padat bahan direkam dengan spektrofotometer UV-vis Padat (Thermo Scientific, USA). Spektrum serapan sampel diukur pada spektrofotometer ultraviolet dan tampak (UV–vis 7300, Cina) untuk menghitung kandungan muatan obat (DLC) DOX menurut rumus berikut:DLC (% berat) = (berat obat yang dimuat/total berat bahan mesopori dan obat yang dimuat) *100%. Kandungan besi DOX/FeIX-SBA-15 ditentukan oleh spektrometer emisi Inductively Coupling Plasma (ICP, PE Optima 2000DV, USA). Sebelum dianalisis, DOX/FeIX-SBA-15 terlebih dahulu dilarutkan seluruhnya dalam asam fluorida, kemudian asam fluorida diuapkan dan sampel dilarutkan kembali dalam asam nitrat pekat.
Aktivitas Katalitik dan Perilaku Degradasi FeIX-SBA-15
Mengambil keuntungan dari aktivitas FeIX seperti enzim, aktivitas katalitik TMB dan perilaku degradasi jeruk asam II dalam larutan diselidiki. Dibuat larutan campuran yang mengandung 20 mM NaOH dan 1,5 mM Triton X-100, kemudian diencerkan 4 kali dengan larutan PB untuk melarutkan FeIX-SBA-15. Dalam reaksi katalitik TMB, 500 L FeIX-SBA-15 (600 μg/mL) dicampur dengan 500 L H2 O2 (2 mM) sebagai substrat digunakan untuk mendegradasi TMB (500 L, 3 mg/mL). Pengukuran spektral dilakukan pada interval waktu tertentu untuk mengevaluasi derajat reaksi. Untuk mempelajari perilaku degradasi komposit yang disintesis, campuran 500 L larutan FeIX-SBA-15 (600 μg/mL) dan 500 L 10 mM H2 O2 larutan berfungsi sebagai substrat. Selanjutnya, 500 L Orange II (0,25 mM) ditambahkan ke dalam larutan di atas. Pengukuran absorbansi dicatat pada 485 nm.
Selain itu, komposit selanjutnya diimobilisasi pada membran filter komersial untuk mendegradasi jingga asam II dengan cara katalisis aliran. 5 mL larutan tersuspensi FeIX-SBA-15 (600 μg/mL) dilewatkan melalui filter komersial (0,22 μm, Millipore) untuk memungkinkan bahan terperangkap pada filter dan dikeringkan pada suhu kamar. 500 L larutan Orange II (0,25 mM) dicampur dengan 500 L H2 O2 (10 mM) dan 500 L H2 O dilewatkan melalui membran filter komersial yang diisi dengan FeIX-SBA-15. Pengukuran spektral campuran dicatat.
Deteksi Kolorimetri H2 O2
Untuk H2 O2 deteksi dalam larutan, campuran 500 L FeIX-SBA-15 (600 g/mL) dan 500 L TMB (3 mg/mL) disiapkan. Selanjutnya, 500 L H2 O2 dari berbagai konsentrasi (25–500 M) ditambahkan ke larutan di atas dan diinkubasi selama 10 menit pada 30 °C. Terakhir, pengukuran spektral direkam pada 651 nm.
Secara bersamaan, pengukuran H2 O2 dilakukan pada membran filter komersial amobil komposit dengan cara katalisis aliran. Membran yang dimodifikasi diperoleh seperti dijelaskan di atas. Kemudian, campuran 500 L H2 O2 (0.293 ~ 8.8 mM), 500 L TMB (2 mg/mL) dan 500 L H2 O dilewatkan melalui membran filter komersial yang dimodifikasi secara terpisah, setelah itu pengukuran spektral campuran dicatat pada 651 nm.
Absorbansi diplot terhadap konsentrasi H2 O2 , dan batas deteksi (LOD) metode dievaluasi melalui rumus:LOD = 3RSD/slope. (RSD:simpangan baku relatif).
Cell Clture 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 penganalisis sel waktu nyata (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 sumur diunggulkan di E-plate. Inkubasi dan proliferasi sel dipantau secara real-time oleh penganalisis, di mana perubahan sinyal dinyatakan sebagai unit arbitrer yang didefinisikan sebagai indeks sel (CI). Sel terpapar 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-sel yang diobati dengan dosis DOX/FeIX-SBA-15 yang berbeda dari 1,6 hingga 50,4 µg/mL terdeteksi. Selain itu, uji kit CCK-8 sebagai metode titik akhir digunakan untuk mendeteksi sitotoksisitas bahan. Reagen CCK-8 diinkubasi dengan sel selama 2 jam dan absorbansi diukur dengan pembaca lempeng mikro pada panjang gelombang 450 nm.
Hasil dan Diskusi
Karakterisasi Material
Komposit DOX/FeIX-SBA-15 disintesis seperti yang diilustrasikan pada Skema 1. APTES-SBA-15 disiapkan terlebih dahulu melalui reaksi aminasi [13]. Kemudian, molekul FeIX dicangkokkan pada permukaan APTES-SBA-15 melalui reaksi amida dan interaksi elektrostatik antara gugus karboksil dan gugus amino di mesopori. Akhirnya, obat antikanker DOX dimuat ke dalam komposit FeIX-SBA-15 yang melibatkan interaksi molekuler yang kuat dari susunan -π antara FeIX dan DOX karena molekul makrosiklik planar terkonjugasi dari FeIX [25] dan kromofor antrasiklin DOX [24].
Struktur mikro permukaan komposit dievaluasi dengan scanning electron microscopy (SEM). Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1a, SBA-15 struktur tubular dengan keseragaman ukuran 0,4-1 m tertentu terbentuk di SBA-15 dan molekul FeIX dan DOX yang melekat tidak menyebabkan perubahan morfologi yang jelas. Gambar TEM (Gbr. S1) DOX/FeIX-SBA-15 dibandingkan dengan SBA-15 memvalidasi mesostruktur yang dipertahankan setelah modifikasi kimia. Komposisi kimia DOX/FeIX-SBA-15 selanjutnya diperkirakan dengan spektroskopi fluoresensi sinar-X. Seperti yang ditunjukkan pada Tabel S1, Si, O, C, Fe dan jumlah elemen yang diserap lainnya ditemukan di DOX/FeIX-SBA-15. Dibandingkan dengan FeIX-SBA-15, persentase atom terhitung Si (~ 24,3%) dan Fe (~ 2,5%) dalam DOX/FeIX-SBA-15 sedikit lebih rendah, tetapi jumlah C (11,3%) adalah relatif tinggi menunjukkan keberhasilan enkapsulasi DOX. Untuk mengevaluasi lebih lanjut komponen permukaan, spektrum UV-vis padat komposit dicatat. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. S2, mirip dengan molekul FeIX, FeIX-SBA-15 menampilkan pita serapan pada 250–350 nm, 450–550 nm, dan 600–700 nm, sementara tidak ada pita yang dapat diamati secara virtual untuk SBA-15 [ 26]. Sebagai perbandingan, DOX/FeIX-SBA-15 menunjukkan pita serapan lebar 450–550 nm yang muncul dari DOX.
a Gambar SEM dari SBA-15 dan DOX/FeIX-SBA-15. b Pola difraksi sinar-X malaikat kecil dari bahan. Isoterm adsorpsi nitrogen (c ) dan ukuran pori (d ) dari bahan yang diperoleh:I SBA-15, II DOX/SBA-15, III FeIX-SBA-15 dan IV DOX/FeIX-SBA-15
Analisis difraksi sinar-X sudut kecil komposit juga dilakukan. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1b, pola SAXRD dari SBA-15 menampilkan puncak difraksi utama pada 0,94° dengan dua puncak yang dapat diamati pada bidang kristal 1,6° dan 1,8° yang mencerminkan (100), (110) dan (200), masing-masing, menunjuk ke mesostruktur yang terdefinisi dengan baik [27]. Dibandingkan dengan SBA-15, pola SAXRD DOX/SBA-15 menunjukkan penurunan intensitas puncak, menunjukkan bahwa pembebanan DOX tidak menyebabkan kerusakan pada struktur pori. Namun, pencangkokan FeIX di SBA-15 menghasilkan pergeseran puncak yang dapat diamati menuju sudut besar dengan penurunan intensitas puncak (110) dan (200) bidang kristal menunjukkan hilangnya sebagian keteraturan mesostruktural bahan [28]. Khususnya, pemuatan DOX lebih lanjut di FeIX-SBA-15 menyebabkan hilangnya (110) dan (200) bidang kristal.
Untuk mendapatkan parameter mesostruktural sampel, isoterm serapan nitrogen dicatat. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1C, semua sampel menunjukkan isoterm tipe IV yang khas dengan langkah kondensasi kapiler yang tajam pada tekanan relatif tinggi, yang menunjukkan retensi struktur meso setelah modifikasi kimia [24]. Seperti ditunjukkan pada Gambar. 1D dan Tabel S2, dibandingkan dengan SBA-15 dari ~ 6 nm, penurunan ukuran pori pada konjugasi FeIX/DOX diamati menguatkan hasil SAXRD. Konten pemuatan DOX dalam DOX/SBA-15 dan DOX/FeIX-SBA-15 dihitung masing-masing sebesar 1,14% dan 4,27%. Hasilnya menunjukkan bahwa SBA-15 yang dicangkokkan FeIX meningkatkan kemampuan memuat DOX di mesopori yang ~ 3,7 kali lipat DOX/SBA-15 dan ~ 1,6 kali lipat DOX/FCA-SBA-15 dari pekerjaan kami sebelumnya [24]. Peningkatan kemampuan pemuatan molekul obat tersebut dapat dianggap berasal dari interaksi molekul yang disempurnakan antara FeIX dan DOX.
Aktivitas Katalitik dan Perilaku Degradasi Hemin Parut di Mesopori
Aktivitas katalitik FeIX-SBA-15 dievaluasi dengan menggunakan TMB dengan adanya H2 O2 sebagai reaksi model [29]. Gambar 2a menunjukkan bahwa intensitas absorbansi larutan uji (TMB + H2 O2 + FeIX-SBA-15) meningkat dengan waktu reaksi katalitik. Oleh karena itu, larutan berubah menjadi warna biru dan semakin gelap seiring waktu (Gbr. 2b). Namun, reaksi tidak terjadi ketika H2 O2 atau FeIX-SBA-15 tidak ada dalam larutan yang menunjukkan aktivitas peroksidase FeIX-SBA-15. Sementara itu, seperti ditunjukkan pada Gambar. S3A, FeIX-SBA-15 mampu mendegradasi Oranye II dengan adanya H2 O2 sebagaimana dipantau oleh absorbansi UV–vis dalam waktu reaksi 3 jam.
a Perubahan absorbansi UV–vis FeIX-SBA-15 dicampur dengan TMB dan H2 O2 . b Foto larutan yang mengandung TMB, H2 O2 , dan FeIX-SBA-15 pada waktu yang berbeda. Plot kalibrasi linier H2 O2 dalam solusi (c ) dan pada membran yang dimodifikasi FeIX-SBA-15 (d )
Mengambil keuntungan dari bentuk padat komposit mesopori hemin-graft, format katalisis aliran berdasarkan membran filter komersial FeIX-SBA-15-diimobilisasi diuji untuk transformasi organik [30, 31]. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. S3B, ketika H2 O2 dan campuran Orange II melewati membran yang dimodifikasi, dibandingkan dengan membran kontrol dengan SBA-15 saja (Gbr. S3C), intensitas penyerapan larutan menurun secara bersamaan menunjukkan membran amobil FeIX-SBA-15 dari aktivitas katalitik yang besar setelah digunakan kembali, yang dapat diterapkan dalam degradasi pewarna dalam air limbah [32, 33].
Selain itu, dibandingkan dengan horseradish peroksidase, komposit yang mengandung hemin menunjukkan aktivitas katalitik yang luar biasa dalam kisaran pH yang luas yang menghubungkan stabilitas hemin yang cukup dalam kondisi yang relatif keras termasuk larutan asam [29, 34], yang secara praktis penting.
Deteksi Kolorimetri H2 O2
Berdasarkan model reaksi katalisis TMB FeIX-SBA-15, strategi kolorimetri untuk penentuan H2 O2 dalam larutan dibuat dengan plot kalibrasi yang ditunjukkan pada Gambar 2c. Rentang konsentrasi H2 O2 adalah 25–500 μM dengan batas deteksi (LOD) 2,1 μM.
Secara berurutan, deteksi kromogenik sederhana dari H2 O2 juga dikembangkan dengan penyaringan langsung H2 O2 konsentrasi yang bervariasi melalui membran komersial yang dimodifikasi FeIX-SBA-15. Seperti yang ditunjukkan pada 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 ditabulasikan pada Tabel 1, yang menunjukkan kinerja deteksi terkait dengan kondisi reaksi seperti konsentrasi katalis, pH, dan suhu pengujian [35]. Meskipun metode yang diusulkan tidak mengungguli laporan sebelumnya, kinerja analitisnya dengan rentang konsentrasi kalibrasi yang luas sebanding dengan metode kromogenik.
Uji Sitotoksisitas dan Pemantauan Dinamis Efek Kompleks yang Diisi DOX pada Sel
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3, efek penghambatan pertumbuhan sampel pada sel A549 pertama-tama dievaluasi oleh kit CCK-8 dan konsentrasi setengah penghambatan yang diukur (IC50 ) dari 24 jam diringkas dalam Tabel S3. Sel-sel yang diobati dengan SBA-15 sebesar 150 μg/mL masih mempertahankan viabilitas sel lebih dari 80% yang mencerminkan rendahnya sitotoksisitas bahan. IC50 DOX/FeIX-SBA-15 (12,6 μg/mL) adalah ~ empat kali lipat lebih rendah dari DOX/SBA-15 (58,8 μg/mL) dan ~ tiga kali lipat lebih rendah dari FeIX-SBA-15 (35,4 μg/mL), yang menyarankan pencangkokan FeIX pada SBA-15 efisien untuk memuat DOX untuk meningkatkan efek sitotoksik.
Viabilitas sel A549 yang diinkubasi dengan masing-masing SBA-15, FeIX-SBA-15, DOX, DOX/SBA-15, DOX/FeIX-SBA-15
Status pertumbuhan sel A549 yang diobati dengan komposit yang berbeda menunjukkan pelepasan obat yang berkelanjutan pada Gambar 4a, b yang dipantau oleh RTCA, yang didasarkan pada prinsip deteksi impedansi bebas label untuk mencerminkan kondisi fisiologis sel [41]. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4a, pada dosis yang diuji, nilai indeks sel dari sel yang diberi DOX meningkat pertama dan kemudian menurun dengan cepat, penurunan tajam dalam nilai indeks sel ternormalisasi (NCI) yang diamati melibatkan proses perusakan DNA [42]. Nilai NCI FeIX-SBA-15 (12,6 μg/mL) dan DOX/FeIX-SBA-15 (12,6 μg/mL) lebih rendah daripada kontrol, tetapi nilai NCI diamati meningkat seiring dengan waktu inkubasi. Dibandingkan dengan FeIX-SBA-15, nilai NCI dari sel yang diberi perlakuan DOX/FeIX-SBA-15 meningkat selama beberapa jam pertama pengobatan. Namun, karena perilaku pelepasan obat yang berkelanjutan dan akumulasi konsentrasi efektif DOX yang dilepaskan dari mesopori DOX/FeIX-SBA-15 tidak cukup untuk membunuh sebagian besar sel, pertumbuhan sel A549 sel diperlakukan dengan DOX/ FeIX-SBA-15 menunjukkan keadaan yang relatif stabil dan penghambatan, sedangkan nilai indeks sel dari sel yang diberi perlakuan FeIX-SBA-15 meningkat secara signifikan pada proses selanjutnya. Di IC50 konsentrasi 12,6 g/mL (CCK-8), nilai NCI DOX/FeIX-SBA-15 ditemukan lebih tinggi dari 50% kelompok kontrol pada 24 jam. Oleh karena itu, efek dosis ganda DOX/FeIX-SBA-15 pada sel dicatat (Gbr. 4B) dan kurva respons dosis turunan dari NCI DOX/FeIX-SBA-15 yang tercatat dihitung menggunakan perangkat lunak RTCA (Gbr. . 4c, d). IC50 nilai sel yang diberi perlakuan DOX/FeIX-SBA-15 ditentukan menjadi 15,0 (24 jam) yang konsisten dengan pengujian CCK-8. Dan setelah inkubasi 48 jam, IC50 dihitung adalah 6,7 (48 jam) g/mL.
Pertumbuhan sel sel A549 diperlakukan dengan bahan yang berbeda (a ) dan (b ) konsentrasi DOX/FeIX-SBA-15 yang berbeda (a-f:1.6, 3.2, 6.3, 12.6, 25.2 dan 50,4 µg/mL) dengan kurva dosis-respons (c , d ). Garis hitam pada Gambar. a &b menyarankan titik waktu untuk menambahkan materi
Kesimpulan
Dalam penelitian ini, kami berhasil mencangkokkan molekul hemin pada SBA-15 untuk berbagai kegunaan. Konstruksi FeIX-SBA-15 diinginkan untuk memuat obat antikanker dan efektif untuk mengkatalisis TMB dan mendegradasi asam jingga II baik dalam larutan maupun pada membran dengan adanya H2 O2 . Berdasarkan reaksi model katalisis TMB, strategi kolorimetri untuk analisis kuantitatif H2 O2 didirikan. Selain itu, SBA-15 yang dicangkokkan FeIX menyukai konten DOX yang memuat relatif tinggi dan meningkatkan efek penghambatan pada pertumbuhan sel kanker dibandingkan dengan DOX/SBA-15. Sementara itu, sitotoksisitas DOX/FeIX-SBA-15 pada A549 dipantau secara dinamis oleh RTCA, terbukti menunjukkan perilaku pelepasan berkelanjutan molekul obat DOX dari mesopori. Atas dasar ini, sistem penghantaran obat ini mengurangi sitotoksisitas DOX tetapi masih efektif dalam menghambat pertumbuhan sel tumor. Secara keseluruhan, nanokomposit silika mesopori cangkok hemin yang kami produksi sebagai katalis padat dan sistem penghantaran obat dapat menyediakan platform nano serbaguna dengan potensi biomedis yang sangat besar.
