مواد و فناوری‌های پیشرفته

فصلنامه

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و دامنه ها

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اخبار و اعلانات

اطلاعات آماری نشریه

رهایش عملکرد بالای داروی ضدسرطان دوکسوروبیسین با استفاده از نانوالیاف سیلیکای اصلاح شده

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه فیزیک حالت جامد، دانشکده علوم پایه، دانشگاه مازندران، بابلسر، مازندران، ایران

2 استادیار، گروه فیزیک حالت جامد، دانشکده علوم پایه، دانشگاه مازندران، بابلسر، مازندران، ایران

3 استادیار، گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، تهران، ایران

چکیده

داروی دوکسوروبایسین، که برای درمان تومورهای بدخیم سرطان استفاده می‌شود، دارای سمیت بالایی است، که با کنترل رهایش دارو در زمان و مکان مناسب به سلول‌های تومور، می‌توان شاهد کاهش سمیت داروی آزاد شده و اثرات جانبی بود. در این پژوهش، به بررسی رهایش داروی دوکسوروبایسین از نانوالیاف SiO2/DOX در شرایط آزمایشگاهی پرداختیم. نانوالیاف حاصل از نانوذرات SiO2/DOX به روش الکتروریسی، برای بررسی رهایش داروی ضدسرطانی دوکسوروبایسین استفاده شد. با استفاده از آنالیزهای پراش پرتوایکس (XRD)، الگوی پراش نانوالیاف SiO2/DOX، دارای ماهیت آمورف برای SiO2 است. میکروسکوپ الکترون روبشی انتشار میدان (FESEM)، قطر و طول تقریبی نانوالیاف را به ترتیب 400-300 نانومتر و چند ده میکرومتر نشان داد. بر مبنای آنالیز طیف سنجی پراش انرژی ایکس (EDX)، 18/30 % اتم سیلیکون، 84/31 % اتم اکسیژن، 83/29 % اتم کربن، 41/4 % اتم نیتروژن و 75/3 % اتم کلر در نمونه‌ها وجود دارد. آنالیز Xmap توزیع همگنی از اتم‌های سیلیکون، اکسیژن، کربن، کلر و نیتروژن را در نانوالیاف نشان می‌دهد. گونه‎ های عاملی و پیوندهای شیمیایی نانوالیاف با آنالیز طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) آشکارسازی شد و نشان داد که سیلیکون دارای قله‌هایی درcm-1 1090، 804 مربوط به کشش نامتقارن و کشش متقارن در پیوند Si –O– Si می‌باشد، ارتعاشاتی از Si – OH در محدوده 3200 و 3600 ظاهر شد. نتایج نشان دهنده رهایش آهسته و پیوسته‌ای از دارو در شرایط آزمایشگاهی و در دمای 37 سلسیوس و 4/5pH= می‌باشد، که می‌توان از SiO2/DOX به عنوان حامل دارو در سیستم‌های درمان‌ هدفمند داروهای ضدسرطان استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Synthesis and Characterization of Modified SiO2 Nanofibers to Evaluate the Release of Doxorubicin (DOX) Anticancer Drug

نویسندگان [English]

  • Roghayeh Soltani Naseri 1
  • Habib Hamidinezhad 2
  • Mohammad Reza Sazegar 3

1 M. Sc. Student, Department of Solid State Physics, Faculty of Basic Sciences, University of Mazandaran, Babolsar, Mazandaran, Iran

2 Assistant Professor, Department of Solid State Physics, Faculty of Basic Sciences, University of Mazandaran, Babolsar, Mazandaran, Iran

3 Assistant Professor, Department of Chemistry, Faculty of Science, North Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Tehran, Iran

چکیده [English]

Doxorubicin (DOX), which is used to treat malignant cancerous tumors, has a high toxicity that by controlling the release of the drug into tumor cells, at the right time and place, the toxicity of the released drug and its side effects can be reduced. In this study, we investigated the release of doxorubicin from SiO2/DOX nanofibers in vitro. Electospun synthesized nanofibers from SiO2/DOX nanoparticles, were used to investigate the release of doxorubicin anticancer drug. X-ray diffraction (XRD) technique showed amorphous structure for nanofibers. According to field emission scanning electron microscopy (FESEM) images, the diameter and approximate length of the synthesized nanofibers were 300-400 nm and several tens of micrometers. Based on the analysis of X-energy diffraction (EDX) spectroscopy, the amount of silicon, oxygen, carbon, nitrogen and chlorine in the samples were: 30.18, 31.84, 29.83, 4.41, and 3.75 percent in the samples, respectively. Xmap analysis showed the homogeneous distribution of silicon, oxygen, carbon, chlorine and nitrogen atoms in nanofibers. Functional species and chemical bonds of nanofibers were detected by FT-IR analysis and showed that silicon has peaks at 1090, 804 cm-1 are related to asymmetric tensile, symmetric tensile vibrations at the Si–O–Si bond. Moreover, vibrations of Si–OH were appeared in the range of 3200 and 3600 cm-1. Drug release to applicant synthesized nanofibers, was investigated in vitro at 37 °C and pH=5.4. As a result, the produced nanofibers have the best and longest release time at pH=5.4 and can be used as drug carriers in targeted treatment anticancer drugs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electrospinning
  • Modified Nanofiber
  • Doxorubicin
  • Drug Release
مراجع
  1. Shabalala, S., Muller, C. J. F., Louw, J., Johnson, R., "Polyphenols, autophagy and doxorubicin-induced cardiotoxicity", Life Sciences, Vol. 180, (2017), 160-170. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2017.05.003‏
  2. Zhou, L., Cheng, R., Tao, H., Ma, S., Guo, W., Meng, F., Zhong, Z., "Endosomal pH-activatable poly (ethylene oxide)-graft-doxorubicin prodrugs: Synthesis, drug release, and biodistribution in tumor-bearing mice", Biomacromolecules, Vol. 12, No. 5, (2011), 1460-1467. https://doi.org/10.1021/bm101340u
  3. De Koker, S., Hoogenboom, R., De Geest, B. G., "Polymeric multilayer capsules for drug delivery", Chemical Society Reviews, Vol. 41, No. 7, (2012),2867-2884. https://doi.org/10.1039/C2CS15296G
  4. Doane, T. L., Burda, C., "The unique role of nanoparticles in nanomedicine: imaging, drug delivery and therapy", Chemical Society Reviews, Vol. 41, No. 7, (2012), 2885-2911. https://doi.org/10.1039/C2CS15260F
  5. Thorn, C. F., Oshiro, C., Marsh, S., Hernandez-Boussard, T., McLeod, H., Klein, T. E., Altman, R. B., "Doxorubicin pathways: pharmacodynamics and adverse effects", Pharmacogenetics and Genomics, Vol. 21, No. 7, (2011), 440. https://doi.org/10.1097/FPC.0b013e32833ffb56
  6. Plana, J. C., Galderisi, M., Barac, A., Ewer, M. S., Ky, B., Scherrer-Crosbie, M., Banchs, J., "Expert consensus for multimodality imaging evaluation of adult patients during and after cancer therapy: A report from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging", European Heart Journal–Cardiovascular Imaging, Vol. 15, No. 10, (2014), 1063-1093. https://doi.org/10.1093/ehjci/jeu192
  7. Xu, Z., Guo, M., Yan, H., Liu, K., "Enhanced loading of doxorubicin into polymeric micelles by a combination of ionic bonding and hydrophobic effect, and the pH-sensitive and ligand-mediated delivery of loaded drug", Reactive and Functional Polymers, Vol. 73, No. 3, (2013), 564-572. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2012.12.012
  8. Suriano, F., Pratt, R., Tan, J. P., Wiradharma, N., Nelson, A., Yang, Y. Y., Hedrick, J. L., "Synthesis of a family of amphiphilic glycopolymers via controlled ring-opening polymerization of functionalized cyclic carbonates and their application in drug delivery", Biomaterials, Vol. 31, No. 9, (2010), 2637-2645. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2009.12.022
  9. Xu, X., Chen, X., Wang, X., Jing, X., "The release behavior of doxorubicin hydrochloride from medicated fibers prepared by emulsion-electrospinning", European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, Vol. 70, No. 1, (2008), 165-170. https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2008.03.010
  10. Wang, C., Cheng, L., Liu, Z., "Drug delivery with upconversion nanoparticles for multi-functional targeted cancer cell imaging and therapy", Biomaterials, Vol. 32, No. 4, (2011), 1110-1120. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2010.09.069
  11. Dai, J., Jin, J., Yang, S., Li, G., "Doxorubicin-loaded PLA/pearl electrospun nanofibrous scaffold for drug delivery and tumor cell treatment", Materials Research Express, Vol. 4, No. 7, (2017), 075403. https://doi.org/10.1088/2053-1591/aa7479
  12. Zhang, P. P., Wang, B., Williams, G. R., Branford-White, C., Quan, J., Nie, H. L., Zhu, L. M., "Self-assembled core-shell Fe3O4@ SiO2 nanoparticles from electrospun fibers", Materials Research Bulletin, Vol. 48, No. 9, (2013), 3058-3064. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2013.04.052
  13. Yang, J., Park, S. B., Yoon, H. G., Huh, Y. M., Haam, S., "Preparation of poly ɛ-caprolactone nanoparticles containing magnetite for magnetic drug carrier", International Journal of Pharmaceutics, Vol. 324, No. 2, (2006), 185-190. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2006.06.029
  14. Hyun, D. C., "Magnetically-controlled, pulsatile drug release from poly (ε-caprolactone) (PCL) particles with hollow interiors", Polymer, Vol. 74, (2015), 159-165. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2015.07.038
  15. Ramakrishna, S., An introduction to electrospinning and nanofibers, World Scientific, (2005). https://books.google.com/books?id=1MBgDQAAQBAJ&lpg=PR5&ots=U2cW833Bsc&dq=Ramakrishna%2C%20S.%20%E2%80%9CAn%20introduction%20to%20electrospinning%20and%20nanofibers%E2%80%9D.%20World%20Scientific.%20(2005).&lr&pg=PR5#v=onepage&q=Ramakrishna,%20S.%20%E2%80%9CAn%20introduction%20to%20electrospinning%20and%20nanofibers%E2%80%9D.%20World%20Scientific.%20(2005).&f=false
  16. Panyam, J., Labhasetwar, V., "Biodegradable nanoparticles for drug and gene delivery to cells and tissue", Advanced Drug Delivery Reviews, Vol. 55, No. 3, (2003), 329-347. https://doi.org/10.1016/S0169-409X(02)00228-4
  17. Tiwari, S. K., Venkatraman, S. S., "Importance of viscosity parameters in electrospinning: of monolithic and core–shell fibers", Materials Science and Engineering: C, Vol. 32, No. 5, (2012), 1037-1042. https://doi.org/10.1016/j.msec.2012.02.019
  18. Sekhon, G. S., Kumar, S., Kaur, C., Verma, N. K., Lu, C. H., Chakarvarti, S. K., "An efficient novel low voltage field electron emitter with cathode consisting of template synthesized copper microarrays", Journal of Materials Science: Materials in Electronics, Vol. 22, No. 11, (2011), 1725. https://doi.org/10.1007/s10854-011-0352-7
  19. Mahendran, J., St-Pierre, J. P., "Nanomaterials applications in cartilage tissue engineering", In Alarcon, E., Ahumada M. (eds.), Nanoengineering materials for biomedical uses, Springer, Cham., (2019), 81-105. https://doi.org/10.1007/978-3-030-31261-9_5
  20. Bognitzki, M., Czado, W., Frese, T., Schaper, A., Hellwig, M., Steinhart, M., Wendorff, J. H., "Nanostructured fibers via electrospinning", Advanced Materials, Vol. 13, No. 1, (2001), 70-72.‏‏ https://doi.org/10.1002/1521-4095(200101)13:13.0.CO;2-H
  21. Norris, I. D., Shaker, M. M., KO, F. K., MacDiarmid, A. G., "Electrostatic fabrication of ultrafine conducting fibers: polyaniline/polyethylene oxide blends", Synthetic Metals, Vol. 114, No. 2, (2000), 109-114. https://doi.org/10.1016/S0379-6779(00)00217-4
  22. Kowalewski, T. A., Barral, S., Kowalczyk, T., "Modeling electrospinning of nanofibers", In IUTAM Symposium on Modelling Nanomaterials and Nanosystems, Springer, Dordrecht,‏ (2009), 279-292. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-9557-3_29
  23. Tohidlou, H., Shafiei, S., Shiralipoor, F., "Preparation and evaluation of polycaprolactone/amine functionalized carbon nanotube electrospun nanocomposite scaffold containing mesenchymal stem cells for use in hard tissue engineering", Journal of Advanced Materials and Technologies, Vol. 8, No. 4, (2019), 19-30. (In Farsi). https://doi.org/10.30501/JAMT.2020.93226
  24. Liu, Y., Sagi, S., Chandrasekar, R., Zhang, L., Hedin, N. E., Fong, H., "Preparation and characterization of electrospun SiO2 nanofibers", Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Vol. 8, No. 3, (2008), 1528-1536. https://doi.org/10.1166/jnn.2008.043
  25. Wang, X., Hu, Y., Li, L., Fang, H., Fan, X., Li, S., "Preparation and performance of polypropylene separator modified by SiO2/PVA layer for lithium batteries", e-Polymers, Vol. 19, No. 1, (2019), 470-476. https://doi.org/10.1515/epoly-2019-0049
  26. Wottrich, R., Diabaté, S., Krug, H. F., "Biological effects of ultrafine model particles in human macrophages and epithelial cells in mono-and co-culture", International Journal of Hygiene and Environmental Health, Vol. 207, No. 4, (2004), 353-361. https://doi.org/10.1078/1438-4639-00300
  27. Huan, C., Shu-Qing, S., "Silicon nanoparticles: Preparation, properties, and applications", Chinese Physics B, Vol. 23, No. 8, (2014), 088102. https://doi.org/10.1088/1674-1056/23/8/088102
  28. Shahroudi, H., Vaezi, M. R., Eshagh, A., Kazemzadeh, A., "Fabrication of PMMA-SiO2 super-hydrophilic transparent nanocomposite coating", Journal of Advanced Materials and Technologies (JAMT), Vol. 9, No. 2, (2020), 1-8. https://doi.org/10.30501/JAMT.2020.216696.1072
  29. Gohary, M., Bothaina, H., Aziza, S., Tolba, E., Rashedi, A., Saleh, S., "Electrospinning of doxorubicin loaded silica/poly(ɛ-caprolactone) hybrid fiber mats for sustained drug release", Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, Vol. 9, (2018), 025002. https://doi.org/10.1088/2043-6254/aab999
  30. Tański, T., Matysiak, W., Krzemiński, Ł., Jarka, P., Gołombek, K., "Optical properties of thin fibrous PVP/SiO2 composite mats prepared via the sol-gel and electrospinning methods", Applied Surface Science, Vol. 424, (2017), 184-189. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.02.258
  31. Wu, S., Li, F., Xu, R., Wei, S., Li, G., "Synthesis of thiol-functionalized MCM-41 mesoporous silicas and its application in Cu (II), Pb (II), Ag (I), and Cr (III) removal", Journal of Nanoparticle Research, Vol. 12, No. 6, (2010), 2111-2124. https://doi.org/10.1007/s11051-009-9770-3
  32. Prokopowicz, M., "Characterization of low-dose doxorubicin-loaded nanocomposites silica-based", Applied Surface Science, Vol. 427, (2018), 55-63. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.08.006

 

مواد و فناوری‌های پیشرفته
دوره 10، شماره 1
خرداد 1400
صفحه 25-32
فایل ها
سابقه مقاله
  • تاریخ دریافت: 11 آبان 1399
  • تاریخ بازنگری: 21 آذر 1399
  • تاریخ پذیرش: 12 خرداد 1400
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار