Title pH-Responsive porphyrin-silica nanoparticles conjugate via ionic self-assembly
الباحث الرئيس ماهر فتح الله انور فتح الله
التخصص: الكيمياء
التخصص الدقيق: كيمياء عضوية
المستخلص: يعد التجميع الذاتي الأيوني (ISA) أداة قوية تم استغلالها لإنشاء مواد نانوية وظيفية متنوعة من خلال التفاعلات الكهروستاتيكية لوحدات البناء المختلفة. هذا البحث يعرض لأول مرة تحضير وتوصيف جسيمات السيليكا النانوية المشكلة بحمض البنزويك (MSNs-Bn) واستخدام ظاهرة التجميع الذاتي الأيوني مع رباعي الميثيل بيريدينيم بورفيرين (TMPyP) لتشكيل هجين مستجيب للأس الهيدروجيني. يُعد الهجين الناتج مرشحًا جذابًا كوسيلة لتوصيل الأدوية حيث تعمل جسيمات السيليكا النانوية المشكلة بحمض البنزويك كناقل للأدوية ويعمل TMPyP كعامل تغطية لمسام السيليكا النانوية. تم التحقيق في تطبيق هذه الميكانيكية المستجيبة للأس الهيدروجيني بين مجموعات الكربوكسيل سالبة الشحنة على سطح جزيئات السيليكا النانوية المسامية والبورفيرين الموجب الشحنة كنظام لتوصيل الدواء من خلال دراسة تحميل وإطلاق صبغة Hoechst 33342 (صبغة قابلة للذوبان في الماء ذات الحجم المماثل للأدوية العلاجية) استجابة لتغير الأس الهيدروجيني. تتيح الميكانيكية المقترحة توصيل دواء العلاج الكيميائي بالإضافة إلى TMPyP ، والذي يُعرف أيضًا بفاعليته في تقنية العلاج الضوئي (PDT) ، مما يمهد الطريق لعلاج السرطان بالقنية الكيميائية- الضوئية التآزرية. وقد أظهرت الدراسة كفاءة الآلية المقترحة لتوصيل الدواء استجابة لتغيير قيم الأس الهيدروجيني من 7.5 إلى 4.5 ، حيث يتم توصيل مايقرب من 2٪ بالوزن من دواء العلاج الكيميائي الذي تم اختباره.
Abstract: Ionic self-assembly (ISA) is a powerful tool that has been exploited to create various functional nanomaterials through the electrostatic interactions of different building blocks. Herein, we disclose for the first time the synthesis and characterization of benzoic acid functionalized silica nanoparticles (MSNs-Bn) and its subsequent ISA with meso-tetrakis(N-methylpyridinium-4-yl)porphyrin (TMPyP) to form a pH responsive hybrid material. The resulting pH responsive conjugate is an attractive candidate as a drug delivery vehicle in which the MSNs-Bn act as a drug carrier and the TMPyP act as a capping agent for the silica nanopores. The application of these pH-responsive interactions between the negatively charged carboxylate groups on the surface of mesoporous silica nanoparticles and the positively charged porphyrin as a drug delivery system was investigated by studying the loading and release of Hoechst 33342 dye (a water-soluble biological stain with similar size to those of therapeutic drugs) in response to a pH change. The reported approach enables the delivery of a chemotherapeutic drug in addition to the TMPyP, which is also well-known as a photodynamic therapy (PDT) agent, thus paving the way for synergistic chemo-photodynamic cancer therapy. The study shows that the resulting conjugate demonstrate the drug delivery mechanism which is responsive to changing the pH values from 7.5 to 4.5, and can deliver about 2 wt% of the chemotherapeutic drug tested.