Fe(III)-Hémine greffée sur SBA-15 : Catalyseur avancé pour la dégradation de colorants, l'administration de médicaments et la détection de H₂O₂

Résumé

Des molécules de fer porphyrine (hémine) ont été greffées avec succès sur la silice mésoporeuse canalisée de SBA-15 (FeIX-SBA-15), dans laquelle les molécules d'hémine attachées agissaient comme mimétiques enzymatiques pour catalyser des réactions d'oxydation. En présence de H₂O₂, le composite FeIX-SBA-15 préparé a dégradé efficacement le colorant industriel Orange II et catalysé le chlorhydrate de tétraméthylbenzidine (TMB) à la fois en solution et sur membrane, à partir duquel la détection colorimétrique de H₂O₂ a été réalisée. De plus, les composites greffés d'hémine ont montré une teneur de chargement élevée de médicament anticancéreux de chlorhydrate de doxorubicine (DOX) affichant un comportement de libération soutenue tel que surveillé par analyse cellulaire en temps réel, ce qui a abouti à un effet inhibiteur amélioré sur la croissance des cellules cancéreuses comparé à celui de DOX/SBA-15. Le nanocomposite de silice mésoporeuse modifié par l'hémine fournit une nanoplatforme intégrée avec des applications biomédicales prometteuses.

Introduction

Pour surmonter les inconvénients des enzymes naturelles tels que la susceptibilité à la dénaturation sous des conditions environnementales difficiles, des efforts considérables ont été investis pour développer des mimétiques enzymatiques de haute stabilité incluant l'oxyde de graphène, l'hémine et les nanoparticules métalliques [1, 2]. Parmi ces enzymes artificielles, l'hémine, le centre actif des familles hème-protéines, est une métalloporphyrine naturelle bien connue [3]. En tant que catalyseur, les complexes métalloporphyrines peuvent catalyser efficacement l'oxydation de polluants environnementaux comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et les colorants azo, qui convertissent les molécules substrats en composés organiques fonctionnels contenant de l'oxygène ou les dégradent en composés inoffensifs [4,5,6]. Néanmoins, l'activité catalytique de l'hémine peut souffrir de l'autodégradation oxydative, de l'agrégation moléculaire pour produire des dimères inactifs et de la faible solubilité dans les tampons aqueux [7]. L'immobilisation de l'hémine sur support solide à grande surface a fourni une stratégie économique yet efficace pour atteindre sa haute performance catalytique tout en minimisant la perte d'activité insatisfaisante lors des utilisations pratiques.

En raison de la faisabilité d'adaptations structurales aux surfaces externes et internes [8], divers types de nanomatériaux de silice mésoporeuse (MSNs) avec métalloporphyrine ont gagné une attention croissante pour des applications diverses. Par exemple, Huang et al. ont rapporté des nanoréacteurs de silice mésoporeuse à base d'hémine possédant une activité remarquable de type peroxydase [9]. Barbosa et al. ont développé des sous-microsphères mésoporeuses Fe₃O₄@SiO₂ immobilisant des métalloporphyrines comme catalyseurs biomimétiques réutilisables pour l'oxydation d'hydrocarbures [10]. Très récemment, Sun et al. ont rapporté un nouveau capteur de chimiluminescence basé sur la bioreconnaissance à double aptamère et la silice mésoporeuse encapsulant l'hémine pour la détection de la thrombine [11]. Parmi divers MSNs, SBA-15 (Santa Barbara Amorphous-15) exhibe une structure de pores hexagonale et une taille de pore ajustable de 3–10 nm faisable pour le greffage chimique de molécules fonctionnelles [8, 12]. En tant que matériaux de silicium, SBA-15 a une toxicité biologique plus faible, et une grande quantité de groupes Si–OH labiles sur les surfaces de SBA-15 peuvent être utilisés pour greffer d'autres molécules fonctionnelles pour conférer plus de fonctionnalité à SBA-15 [13]. Il a été rapporté que SBA-15 peut être utilisé comme support pour l'immobilisation d'enzymes, le chargement d'anticorps et l'administration de médicaments [14,15,16].

DOX en tant qu'antibiotique chimiothérapeutique efficace est le traitement de première ligne pour un cancer à large spectre, mais ses effets secondaires en clinique restent un problème sérieux [17]. Pour améliorer l'efficacité thérapeutique tout en diminuant la toxicité systémique de DOX, des efforts considérables ont été faits sur la conception moléculaire ainsi que le développement de formulation de divers systèmes d'administration de médicaments. Après que le mésoporeux MCM-41 (Mobil Composition of Matter No. 41) a été utilisé pour la première fois comme vecteur de médicament en 2001 [18], les MSNs incluant SBA-15 possédaient des caractéristiques avantageuses [19, 20] en raison de leur structure de pores inhérente désirable pour le chargement et la libération de médicaments. Néanmoins, les modifications chimiques compliquées sur les MSNs peuvent limiter leur application pratique.

Dans cette étude, nous avons greffé avec succès l'hémine sur SBA-15 pour construire un matériau composite (FeIX-SBA-15) (Schéma 1), dans lequel non seulement l'activité de type enzymatique de l'hémine était conservée, mais l'encapsulation efficace et la libération soutenue de chlorhydrate de doxorubicine (DOX) étaient réalisées comme reflété par la courbe de croissance de cellules cancéreuses incubées par la technologie d'analyseur cellulaire en temps réel (RTCA) [21,22,23]. Notamment, une teneur de chargement de DOX relativement élevée a été obtenue pour DOX/FeIX-SBA-15 comparé à notre travail antérieur utilisant SBA-15 modifié par acide ferrocènecarboxylique (FCA-SBA-15) [24] ce qui peut être dû à l'empilement π-π raffiné entre FeIX greffé et DOX dans le support. En outre, grâce à la forme solide de FeIX-SBA-15 qui était immobilisée sur une membrane de filtre commerciale, un format de catalyse en flux pour la dégradation efficace de colorant et la détection colorimétrique de peroxyde d'hydrogène a été développé.

Matériaux et Méthodes

Matériaux

Tous les réactifs étaient de grade analytique (A.R.) et utilisés sans purification supplémentaire. Le copolymère tri-bloc Pluronic P123 (EO₂₀PO₂₀EO₂₀, PM = 5800) a été acheté chez Sigma-Aldrich (Allemagne). 3-aminopropyltriéthoxysilane (APTES), tétraéthylorthosilicate (TEOS), orange acide II et chlorhydrate de tétraméthylbenzidine ont été obtenus de Shanghai Aladdin biological technology Co., Ltd (Chine). L'hémine et le chlorhydrate de doxorubicine ont été achetés chez Shanghai Macklin Biochemical Co., Ltd (Chine). La solution Trypsin-EDTA a été obtenue de Beyotime Biotechnology Co., Ltd (Chine). Les milieux de culture cellulaire (RPMI-1640) étaient de GE Healthcare Life Sciences Co., Ltd (Chine). Le sérum fœtal bovin (FBS) a été obtenu de Gibco Co., Ltd (USA). La pénicilline et la streptomycine étaient de Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. La lignée cellulaire A549 a été obtenue de l'American Type Culture Collection (ATCC).

Greffage chimique de SBA-15 pour le chargement de médicament

SBA-15 a été préparé comme rapporté précédemment [12]. Par la suite, 0,40 g de SBA-15 a été dispersé dans 140 mL de méthylbenzène à 80 °C et APTES (1,2 mL) a été ajouté. Ensuite, le mélange a été agité pendant 8 h supplémentaires et séparé par centrifugation à 5000 tr/min pendant 5 min. Après lavage avec l'éthanol et l'eau, les produits résultants qu'APTES-SBA-15 ont été séchés à 80 °C. L'hémine (0,15 g) a été d'abord dispersée dans 30 mL de DMSO et suivie par l'ajout d'APTES-SBA-15 (0,60 g), et ensuite le mélange a été agité pendant 7 h supplémentaires à 70 °C. Le produit résultant a été centrifugé, lavé et finalement séché, ce qui était FeIX-SBA-15.

Après que FeIX a été validé comme greffé avec succès sur SBA-15, et FeIX-SBA-15 (0,50 g) a été suspendu dans 20 mL d'eau déionisée contenant DOX·HCl (2 mg/mL) en agitant à 37 °C pendant 24 h pour charger DOX. Ensuite, les produits ont été centrifugés à 5000 tr/min pendant 5 min. Après lavage, séchage et broyage, les produits finaux ont été collectés (DOX/FeIX-SBA-15).

Caractérisations

Les caractéristiques morphologiques de l'échantillon ont été étudiées par microscope électronique à balayage (MEB, Hitachi SU-1510) avec détecteur X à spectroscopie à dispersion d'énergie (EDS) opéré à une tension d'accélération de 15 kV. Les diagrammes de diffraction des rayons X à petit angle (SAXRD) des matériaux préparés ont été collectés par un diffractomètre X-ray Smartlab TM 9 KW utilisant le rayonnement Cu Kα (λ = 0,154 nm) dans le 2θ de 0,2°–8°. L'analyse de fluorescence des rayons X (XRF) a été mesurée sur un spectromètre de fluorescence des rayons X (Thermo Scientific, USA). Les isothermes de sorption d'azote ont été mesurées sur un analyseur d'adsorption volumétrique (BELSORP-MINI, Japon) dans une gamme de pression relative P/P₀ de 0,01 à 0,99. La surface spécifique et la distribution de la taille des pores ont été calculées en utilisant les mesures Brunauer-Emmett-Teller (BET) et Barrett-Joyner-Halenda (BJH), respectivement. Les spectres UV-vis solides des matériaux ont été enregistrés par spectrophotomètre UV-vis solide (Thermo Scientific, USA). Les spectres d'absorption des échantillons ont été mesurés sur un spectrophotomètre ultraviolet et visible (UV-vis 7300, Chine) pour calculer la teneur de chargement de médicament DOX (DLC) selon la formule suivante : DLC (% en poids) = (poids du médicament chargé / poids total du matériau mésoporeux et du médicament chargé) * 100%. La teneur en fer de DOX/FeIX-SBA-15 a été déterminée par un spectromètre à émission à plasma à couplage inductif (ICP, PE Optima 2000DV, USA). Avant analyse, DOX/FeIX-SBA-15 a été complètement dissous dans l'acide fluorhydrique d'abord, puis l'acide fluorhydrique a été volatilisé et l'échantillon a été redissous dans l'acide nitrique concentré.

Activité catalytique et comportements de dégradation de FeIX-SBA-15

En tirant parti de l'activité de type enzymatique de FeIX, l'activité catalytique du TMB et les comportements de dégradation de l'orange acide II en solution ont été étudiés. Une solution mixte contenant 20 mM NaOH et 1,5 mM Triton X-100 a été préparée, et ensuite, elle a été diluée 4 fois avec une solution PB pour dissoudre FeIX-SBA-15. Dans la réaction catalytique de TMB, 500 µL de FeIX-SBA-15 (600 µg/mL) mélangés avec 500 µL de H₂O₂ (2 mM) comme substrat ont été utilisés pour dégrader TMB (500 µL, 3 mg/mL). Les mesures spectrales ont été effectuées à des intervalles de temps spécifiques pour évaluer le degré de réaction. Afin d'étudier les comportements de dégradation des composites synthétisés, le mélange de 500 µL de solution FeIX-SBA-15 (600 µg/mL) et 500 µL de solution H₂O₂ 10 mM a servi de substrat. Ensuite, 500 µL d'Orange II (0,25 mM) a été ajouté dans la solution ci-dessus. Les mesures d'absorbance ont été enregistrées à 485 nm.

De plus, les composites ont été davantage immobilisés sur une membrane de filtre commerciale pour dégrader l'orange acide II de manière catalytique en flux. 5 mL de solution suspendue de FeIX-SBA-15 (600 µg/mL) a été passée à travers un filtre commercial (0,22 µm, Millipore) pour permettre au matériau d'être piégé sur le filtre et séché à température ambiante. 500 µL de solution Orange II (0,25 mM) mélangés avec 500 µL de H₂O₂ (10 mM) et 500 µL H₂O ont été passés à travers la membrane de filtre commercial chargée avec FeIX-SBA-15. Les mesures spectrales du mélange ont été enregistrées.

Détection colorimétrique de H₂O₂

Pour les détections de H₂O₂ en solution, les mélanges de 500 µL de FeIX-SBA-15 (600 µg/mL) et 500 µL TMB (3 mg/mL) ont été préparés. Ensuite, 500 µL de H₂O₂ de concentrations variables (25–500 µM) a été ajouté aux solutions ci-dessus et incubé pendant 10 min à 30 °C. Finalement, les mesures spectrales ont été enregistrées à 651 nm.

Simultanément, la mesure de H₂O₂ a été conduite sur la membrane de filtre commercial immobilisant les composites de manière catalytique en flux. La membrane modifiée a été obtenue comme décrit ci-dessus. Ensuite, les mélanges de 500 µL de H₂O₂ (0,293 ~ 8,8 mM), 500 µL TMB (2 mg/mL) et 500 µL H₂O ont été passés à travers les membranes de filtre commercial modifiées séparément, après quoi les mesures spectrales du mélange ont été enregistrées à 651 nm.

L'absorbance a été tracée contre la concentration de H₂O₂, et la limite de détection (LOD) de la méthode est évaluée via la formule : LOD = 3RSD/pente. (RSD : écart-type relatif).

Culture cellulaire et détection RTCA

Des cellules pulmonaires non à petites cellules humaines A549 ont été cultivées avec le milieu RPMI-1640, contenant 10 % FBS, 1 % solution pénicilline-streptomycine dans un incubateur contenant 5 % CO₂ à 37 °C (Thermo Scientific). La technologie d'analyseur cellulaire en temps réel (RTCA) (système xCELLigence, ACEA Biosciences Inc.) et la méthode du Kit de Comptage Cellulaire-8 (CCK-8, Laboratoire DOJINDO) ont été employées pour l'évaluation de la cytotoxicité des matériaux. Dans la détection RTCA, 5000–8000 cellules par puits ont été ensemencées dans une plaque E. L'incubation et la prolifération cellulaire ont été surveillées en temps réel par l'analyseur, dans lequel les changements de signal étaient exprimés comme une unité arbitraire définie comme index cellulaire (CI). Les cellules ont été exposées à FeIX-SBA-15 et DOX/FeIX-SBA-15 à une concentration de 12,6 µg/mL. La concentration de DOX était de 0,50 µg/mL. De plus, pour obtenir l'IC₅₀ de DOX/FeIX-SBA-15, des cellules traitées avec différentes doses de DOX/FeIX-SBA-15 de 1,6 à 50,4 µg/mL ont été détectées. En outre, l'essai du kit CCK-8 comme méthode de point final a été utilisé pour détecter la cytotoxicité des matériaux. Le réactif CCK-8 incubé avec les cellules pendant 2 h et l'absorbance a été mesurée par lecteur de microplaques à la longueur d'onde de 450 nm.

Résultats et Discussion

Caractérisations des matériaux

Le composite DOX/FeIX-SBA-15 a été synthétisé comme illustré dans le Schéma 1. APTES-SBA-15 a été préparé d'abord via réaction d'amination [13]. Ensuite, les molécules de FeIX ont été greffées sur la surface d'APTES-SBA-15 par une réaction d'amide et une interaction électrostatique entre les groupes carboxyles et les groupes amines dans le mésopore. Finalement, le médicament anticancéreux DOX a été chargé dans les composites FeIX-SBA-15 impliquant les fortes interactions moléculaires d'empilement π-π entre FeIX et DOX en raison de la molécule macrocyclique plane conjuguée de FeIX [25] et du chromophore anthracycline de DOX [24].

La microstructure de surface des composites a été évaluée par microscopie électronique à balayage (MEB). Comme montré en Fig. 1a, SBA-15 de structures tubulaires avec une certaine uniformité de taille de 0,4–1 µm ont été formées dans SBA-15 et les molécules de FeIX et DOX attachées n'ont causé aucun changement morphologique apparent. Les images MET (Fig. S1) de DOX/FeIX-SBA-15 en comparaison avec SBA-15 ont validé la méso-structure conservée après les modifications chimiques. La composition chimique de DOX/FeIX-SBA-15 a été estimée davantage par spectroscopie de fluorescence des rayons X. Comme montré dans le Tableau S1, Si, O, C, Fe et quantité trace d'autres éléments absorbés ont été trouvés dans DOX/FeIX-SBA-15. Comparé à celui de FeIX-SBA-15, le pourcentage d'atomes calculé de Si (~ 24,3 %) et Fe (~ 2,5 %) dans DOX/FeIX-SBA-15 étaient légèrement plus bas, mais la quantité de C (11,3 %) est relativement élevée suggérant l'encapsulation réussie de DOX. Pour évaluer davantage les composants de surface, les spectres UV-vis solides des composites ont été enregistrés. Comme montré en Fig. S2, similaire à celui des molécules FeIX, FeIX-SBA-15 affichait des bandes d'absorption à 250–350 nm, 450–550 nm et 600–700 nm, tandis qu'il n'y avaitvirtuellement pas de bandes observables pour SBA-15 [26]. Par comparaison, DOX/FeIX-SBA-15 exhibait une large bande d'absorption de 450–550 nm provenant du DOX.

L'analyse de diffraction des rayons X à petit angle des composites a également été conduite. Comme montré en Fig. 1b, les diagrammes SAXRD de SBA-15 affichaient un pic de diffraction principal à 0,94° avec deux pics observables à 1,6° et 1,8° reflétant les plans cristallins (100), (110) et (200), respectivement, pointant vers une méso-structure bien définie [27]. Comparé à SBA-15, les diagrammes SAXRD de DOX/SBA-15 montraient une diminution de l'intensité des pics, indiquant que le chargement de DOX n'apportait pas de dommage à la structure de pores. Cependant, le greffage de FeIX dans SBA-15 a résulté en un décalage de pic observable vers de grands angles avec une intensité de pic diminuée des plans cristallins (110) et (200) suggérant la perte partielle de régularité méso-structurale des matériaux [28]. Notamment, le chargement supplémentaire de DOX dans FeIX-SBA-15 a causé la disparition des plans cristallins (110) et (200).

Pour obtenir les paramètres méso-structuraux des échantillons, les isothermes de sorption d'azote ont été enregistrées. Comme montré en Fig. 1C, tous les échantillons exhibaient des isothermes typiques de type IV avec une étape de condensation capillaire nette à hautes pressions relatives, indiquant la conservation de la méso-structure après modifications chimiques [24]. Comme montré en Fig. 1D et Tableau S2, comparé à celui de SBA-15 de ~ 6 nm, une diminution de la taille des pores lors de la conjugaison de FeIX/DOX a été observée corroborant les résultats de SAXRD. La teneur de chargement de DOX dans DOX/SBA-15 et DOX/FeIX-SBA-15 a été calculée à 1,14 % et 4,27 %, respectivement. Les résultats indiquaient que SBA-15 greffé FeIX améliorait la capacité de chargement de DOX dans les mésopores qui était ~ 3,7 fois celle de DOX/SBA-15 et ~ 1,6 fois celle de DOX/FCA-SBA-15 de notre travail antérieur [24]. Une telle capacité de chargement améliorée des molécules de médicament pourrait être attribuée aux interactions moléculaires raffinées entre FeIX et DOX.

Activité catalytique et comportements de dégradation de l'hémine greffée sur les mésopores

L'activité catalytique de FeIX-SBA-15 a été évaluée en utilisant TMB en présence de H₂O₂ comme réaction modèle [29]. La Figure 2a montrait que l'intensité d'absorbance UV-vis de la solution d'essai (TMB + H₂O₂ + FeIX-SBA-15) augmentait avec le temps de réaction catalytique. En conséquence, les solutions changeaient en couleur bleue et devenaient plus foncées avec le temps (Fig. 2b). Cependant, la réaction ne se produisait pas lorsque soit H₂O₂ soit FeIX-SBA-15 était absent dans la solution indiquant une activité de type peroxydase de FeIX-SBA-15. Pendant ce temps, comme montré en Fig. S3A, FeIX-SBA-15 était capable de dégrader Orange II en présence de H₂O₂ tel que surveillé par l'absorbance UV-vis dans un temps de réaction de 3 h.

En tirant parti de la forme solide des composites de silice mésoporeuse greffée d'hémine, un format de catalyse en flux basé sur la membrane de filtre commercial immobilisée FeIX-SBA-15 a été testé pour les transformations organiques [30, 31]. Comme montré en Fig. S3B, lorsque le mélange H₂O₂ et Orange II passait à travers la membrane modifiée, comparé à la membrane de contrôle avec SBA-15 seulement (Fig. S3C), l'intensité d'absorption de la solution diminuait concomitamment indiquant la membrane immobilisée FeIX-SBA-15 d'une grande activité catalytique après réutilisation, qui pourrait être appliquée dans la dégradation de colorants dans les eaux usées [32, 33].

De plus, comparé à la peroxydase de raifort, les composites contenant l'hémine exhibaient une activité catalytique remarquable dans une large gamme de pH attribuant à la stabilité suffisante de l'hémine sous des conditions relativement difficiles incluant les solutions acides [29, 34], ce qui est d'importance pratique.

Détection colorimétrique de H₂O₂

Basé sur le modèle de réaction de catalyse TMB de FeIX-SBA-15, une stratégie colorimétrique pour la détermination de H₂O₂ en solution a été établie avec le graphique d'étalonnage montré en Fig. 2c. La gamme de concentration de H₂O₂ était de 25–500 µM avec une limite de détection (LOD) de 2,1 µM.

Séquentiellement, une détection chromogénique simple de H₂O₂ a également été développée par filtration directe de H₂O₂ de concentrations variées à travers la membrane commerciale modifiée FeIX-SBA-15. Comme montré en Fig. 2d, la gamme de détection linéaire est estimée de 0,293 à 8,80 mM avec une limite de détection de 0,067 mM. La comparaison des paramètres analytiques obtenus avec ceux de rapports antérieurs est tabulée dans le Tableau 1, ce qui est indicatif de la performance de détection liée aux conditions de réaction telles que la concentration du catalyseur, le pH et la température d'essai [35]. Bien que la méthode proposée n'ait pas surpassé ces rapports antérieurs, sa performance analytique avec une large gamme de concentration d'étalonnage était comparable avec les méthodes chromogéniques.

Essai de cytotoxicité et surveillance dynamique des effets des complexes chargés de DOX sur les cellules

Comme montré en Fig. 3, les effets inhibiteurs de croissance des échantillons sur les cellules A549 ont été d'abord évalués par le kit CCK-8 et les concentrations inhibitrices demi-maximales (IC₅₀) mesurées à 24 h sont résumées dans le Tableau S3. Les cellules traitées par SBA-15 à 150 µg/mL retenaient encore plus de 80 % de viabilité cellulaire reflétant la faible cytotoxicité des matériaux. L'IC₅₀ de DOX/FeIX-SBA-15 (12,6 µg/mL) était ~ quatre fois plus bas que celui de DOX/SBA-15 (58,8 µg/mL) et ~ trois fois plus bas que FeIX-SBA-15 (35,4 µg/mL), ce qui suggérait que le greffage de FeIX sur SBA-15 était efficace pour charger DOX pour améliorer l'effet cytotoxique.

Les statuts de croissance des cellules A549 traitées avec différents composites ont montré la libération soutenue du médicament en Fig. 4a, b surveillée par RTCA, qui est basée sur un principe de détection d'impédance sans étiquette pour refléter les conditions physiologiques des cellules [41]. Comme montré en Fig. 4a, au dosage testé, les valeurs d'index cellulaire des cellules traitées par DOX augmentaient d'abord et diminuaient ensuite rapidement, une diminution nette des valeurs d'index cellulaire normalisées (NCI) observée impliquant un processus d'endommagement de l'ADN [42]. Les valeurs NCI de FeIX-SBA-15 (12,6 µg/mL) et DOX/FeIX-SBA-15 (12,6 µg/mL) étaient plus basses que le contrôle, mais les valeurs NCI étaient observées augmenter avec le temps d'incubation. Comparé à FeIX-SBA-15, les valeurs NCI des cellules traitées par DOX/FeIX-SBA-15 augmentaient pendant les premières heures de traitement. Cependant, en raison des comportements de libération soutenue de l'administration de médicament et de l'accumulation de concentration efficace de DOX libérée des mésopores de DOX/FeIX-SBA-15 n'étant pas suffisante pour tuer la plupart des cellules, la croissance cellulaire des cellules A549 traitées par DOX/FeIX-SBA-15 exhibait un état inhibiteur relativement stable, tandis que les valeurs d'index cellulaire des cellules traitées par FeIX-SBA-15 augmentaient significativement dans le processus suivant. À la concentration IC₅₀ de 12,6 µg/mL (CCK-8), la valeur NCI de DOX/FeIX-SBA-15 a été trouvée plus élevée que 50 % du groupe contrôle à 24 h. Par conséquent, un effet de doses multiples de DOX/FeIX-SBA-15 sur les cellules a été enregistré (Fig. 4B) et les courbes dose-réponse dérivées des NCI enregistrés de DOX/FeIX-SBA-15 ont été calculées en utilisant le logiciel RTCA (Fig. 4c, d). La valeur IC₅₀ des cellules traitées par DOX/FeIX-SBA-15 a été déterminée à 15,0 (24 h) ce qui était cohérent avec les tests CCK-8. Et après 48 h d'incubation, l'IC₅₀ calculé était de 6,7 (48 h) µg/mL.

Conclusion

Dans cette étude, nous avons greffé avec succès des molécules d'hémine sur SBA-15 pour de multiples usages. Le FeIX-SBA-15 construit était souhaitable pour le chargement de médicaments anticancéreux et était efficace pour catalyser TMB et dégrader l'orange acide II à la fois en solution et sur la membrane en présence de H₂O₂. Sur la base du modèle de réaction de catalyse TMB, une stratégie colorimétrique pour l'analyse quantitative de H₂O₂ a été établie. De plus, le SBA-15 greffé FeIX favorisait une teneur de chargement de DOX relativement élevée et améliorait l'effet inhibiteur sur la croissance des cellules cancéreuses comparé à celui de DOX/SBA-15. Pendant ce temps, la cytotoxicité de DOX/FeIX-SBA-15 sur A549 a été surveillée dynamiquement par RTCA, suggérant evidently les comportements de libération soutenue des molécules de médicament DOX des mésopores. Sur cette base, ce système d'administration de médicaments a réduit la cytotoxicité de DOX mais était encore efficace pour inhiber la croissance des cellules tumorales. Ensemble, le nanocomposite de silice mésoporeuse greffé d'hémine que nous avons produit comme catalyseur solide et système d'administration de médicaments pourrait fournir une nanoplatforme versatile avec d'énormes potentiels biomédicaux.

Disponibilité des données et matériaux

Toutes les données sont pleinement disponibles sans restriction.