Keplerate 폴리옥소메탈레이트(Mo132)/메트로니다졸/PMMA 스캐폴드를 통한 뼈 조직 재생을 위한 제어된 약물 전달 및 세포 접착

Nov 13, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 14443(2022) 이 기사 인용

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본 연구의 목적은 항균 활성과 약물 전달 조절 능력을 갖춘 조직 재생에 적합한 새로운 지지체를 제작하는 것입니다. 이와 관련하여, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), Keplerate 폴리옥소메탈레이트인 Mo132 및 메트로니다졸을 사용하여 지지체 나노섬유를 제조하였다. 전기방사로 얻은 최종 지지체는 탁월한 두 배의 인장 강도, 높은 친수성(접촉각의 경우 126 ± 5.2° ~ 83.9 ± 3.2°, 수분 흡수의 경우 14.18 ± 0.62% ~ 35.62 ± 0.24%), 적절한 생체 활성을 포함한 고유한 특징을 나타냅니다. 및 세포 접착. 또한 Mo132와 메트로니다졸을 첨가하면 순수한 PMMA 막에 비해 생성된 지지체의 생분해 속도가 향상됩니다. 14일에 걸쳐 메트로니다졸의 제어 방출은 혐기성 미생물의 집락화를 효율적으로 억제합니다. 전반적으로, 결과는 유도된 뼈 재생/유도된 조직 재생을 위한 Mo132 및 메트로니다졸이 탑재된 PMMA 스캐폴드의 높은 잠재력을 보여줍니다.

뼈 유도 재생(GBR)/유도 조직 재생(GTR) 절차는 뼈 또는 조직 치료를 위한 표준 방법으로 발전하고 있습니다. 이러한 시술에서는 장벽막을 사용하여 새로운 뼈나 조직의 성장을 지시합니다1,2. 뼈 결함은 상처 부위의 세균 집락화로 인한 뼈 조직의 손상으로 인해 주요 건강 문제입니다. 따라서 항생제의 국소 전달을 위한 생체 적합성이 높은 막이 필요합니다3. 반면, 나노 생명공학 연구에서 가장 어려운 문제 중 하나는 약물 전달에 있어 효과적이고 안전한 운반체가 부족하다는 것입니다4,5,6. 지금까지 특정 특성을 가진 많은 화합물이 약물 전달에 사용되었으며, 특히 폴리옥소메탈레이트(POM)도 그 중 하나입니다7,8,9.

초기 전이 금속을 기반으로 하는 다금속 금속 산화물인 POM은 다재다능한 생체 활성, 분자 구조, 구성, 용해도, 전기적 특성 및 항균, 항암 및 항바이러스 기능을 부여하는 반응성으로 인해 흥미로운 생물의학 제제입니다. 14. 쉽게 이용 가능한 전구체로부터 조정 가능한 분자 구조와 물리화학적 특성을 갖는 POM을 합성하는 능력은 현재 약물에 비해 POM의 독특한 장점입니다. POM은 유망한 항암 및 항바이러스 활동을 나타내지만 생의학적 적용은 제한적입니다. 이는 더 높은 복용량에서의 독성 부작용과 밀접하게 포장된 산소 원자의 다소 균질한 표면을 가진 음전하 구조를 통한 생체 분자와의 비특이적 상호 작용 때문입니다. 따라서 POM의 생체 활성을 향상시키고 독성 부작용을 감소시켜 보다 안전하고 효과적인 POM 치료법을 위한 새롭고 안전하며 혁신적인 방법을 개발하는 것이 큰 관심을 끌고 있습니다21. 따라서 POM은 약물 전달 및 뼈 조직 재생을 위한 세포 접착을 포함하여 생물학에 사용할 수 있는 잠재적 후보입니다.

또한 나노 크기의 구멍과 채널을 포함하는 3차원 네트워크를 가진 화합물은 분자 게스트를 위한 필터 및 트랩/호스트 역할을 할 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 이들 화합물은 약물의 분리, 보관 및 운송에 사용될 수 있습니다22,23. "Keplerate"라고 불리는 다공성 구형 나노캡슐과 {(MVI)MVI5}12(링커)30(M = Mo 또는 W 및 링커 = Mo2, Fe, VO, Cr 또는 Ln) 유형의 이산 나노크기 종은 다음과 같습니다. 구조적으로 잘 정의되어 있습니다. Keplerate POM은 환경과 구체적으로 상호 작용할 수 있기 때문에 인공 세포로 간주될 수 있습니다. 이러한 음이온성 다공성 나노캡슐은 위에서 언급한 특성을 지닌 다양한 반대 이온(대부분 합성이 용이함)을 사용하여 얻을 수 있습니다. 더 중요한 것은 크라운 에테르와 같은 기능을 가진 20개의 {Mo9O9}형 기공이 초분자 방식으로 양이온 게스트와 연결되어 Keplerates에서 비공유적으로 닫힐 수 있다는 것입니다29,30. Mo132, (NH4)42[MoVI72MoV60O372(CH3COO)30(H2O)72]는 자가 조립을 통해 소수성 또는 친수성 양이온 껍질로 덮일 수 있는 속이 빈 거대 이소폴리옥소몰리브덴산염 코어가 있는 케플러레이트입니다. 자기 조립을 통해 음전하를 띤 나노캡슐을 지질 이중층 막에 삽입하는 경로가 분자 역학 시뮬레이션을 통해 입증되었습니다. 또한, 동물의 말초혈액 분석을 통해 Mo132의 독성을 연구하고 있으며, 약물 수송용 용기 또는 코어로서의 용도가 제안되었다34. 따라서 적절한 반대 이온(계면활성제)을 사용하여 약물 전달에 케플러레이트를 사용하는 것이 가능합니다.