تهیه و تعیین خصوصیات گرافن اکساید عامل دار شده با گاما-سیکلودکسترین و نانو ذرات سوپر پارامغناطیس اکسیدآهن به عنوان نانو حامل جدید برای دارو رسانی

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده شیمی، دانشگاه دامغان، دامغان، ایران

2 دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

3 گروه بیوتکنولوژی دارویی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد، ایران

4 مرکز تحقیقات دارویی، موسسه فناوری دارویی، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

با وجود آنکه داروهای خوراکی بهترین انتخاب برای دارو رسانی است، ولی بسیاری از ترکیبات دارویی از جمله ضدسرطان ها با ساختار آروماتیک، محلولیت پایینی در آب و مایعات بیولوژیکی دارند، این امر موجب کاهش مقدار و سرعت جذب این مواد دارویی و در نهایت منجر به محدودیت استفاده از آن ها در درمان بیماری ها می شود. علم نانو با خصوصیات منحصر به فرد خود بسیاری از این محدودیت ها را کاهش داده است؛ به گونه ای که با کاربرد حامل های دارویی در مقیاس نانو، بسیاری از خواص دارویی مانند حلالیت و نیمه عمر ماده دارویی بهبود می یابد. در این بین گرافن و گرافن اکساید به دلیل ساختار دوبعدی مسطح، سطح بزرگ شیمیایی، پایداری شیمیایی و مکانیکی بالا، سمیت سلولی پایین و زیست سازگاری خوب موجب رویکرد امیدوارکننده به سوی سیستم های دارورسانی پیشرفته شده است. یکی از اهداف طراحی سیستم های دارورسانی افزایش تاثیر دارو از طریق تمرکز در محل مورد نظر است. در بین انواع نانوذرات مغناطیسی مورد بررسی، نانوذرات سوپر پارامغناطیس اکسیدآهن (SPION) به دلیل خصوصیات مغناطیسی عالی، زیست سازگاری و زیست تخریب پذیری و قابلیت انتقال به محل‌های هدف یابی شده به کمک میدان مغناطیسی خارجی، توجه زیادی را به خود جلب نموده است. در این پژوهش از گرافن اکساید عامل دار شده با γ- سیکلودکسترین که از حلالیت آبی مناسبی برخوردار است، به عنوان حامل برای داروی SN38 و نانو ذرات مغناطیسی آهن استفاده گردید، که نتیجه حاصله نشان می دهد که اتصال دارو به صورت کووالانسی به پایه سیکلودکسترین- گرافن اکساید باعث افزایش انحلال آبی دارو شده و در اثر قرار گرفتن در برابر تشعشع لیزر با طول موج مشخص 808 نانومتر باعث افزایش دمای موضعی و بروز اثر هایپرترمیا گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Synthesis and characterization of multifunctional graphene oxide with gamma-cyclodextrin and SPION as new nanocarriers for drug delivery

نویسندگان [English]

  • Elham Einafshar 1
  • Ali Haghighi Asl 2
  • Mohammad Ramezani 3
  • Azadeh Hashemnia 4
  • Azim Malekzadeh 1
1 School of Chemistry, Damghan University, Damghan, Iran.
2 Faculty of Chemical Engineering, Oil and Gas, Semnan University, Semnan, Iran
3 Department of Pharmaceutical Biotechnology, School of Pharmacy, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran
4 Pharmaceutical Research Center, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran.
چکیده [English]

Although oral drug delivery is the best choice, many pharmaceutical drugs such as anticancer have aromatic structure and so low solubility in water and biological fluid, which reduce the amount and rate of adsorption of these drugs and hence limits on their use in treatment. Nanoscience with unique characteristics has eliminated many of these problems. As with the use of nanoscale drug carries, many properties of drug such as solubility and half-life of the drug can be improved. Graphene and graphene oxide (GO) sheets have promising candidates to advance drug delivery platforms due to its two-dimensional structure, high chemical surface area, high chemical and physical stability, lower toxicity, and biocompatibility. One of the aims of designing drug delivery platform is to increase the effectiveness of the drug by focusing on the target tissue. Among the various type of magnetic nanoparticles, superparamagnetic iron oxide nanoparticles SPION due to its excellent magnetic properties, biocompatibility, biodegradability, and mobility in targeted area using external magnetic field, attracted a lot of attention. In the current study, we benefited from the use of graphene oxide Functionalized with γ-cyclodextrins, as carrier for SN38 and superparamagnetic iron oxide, which result shows covalent attachment of active drug molecule (SN38) to cyclodextrin-graphene oxide, increase the solubility of the drug and increase local temperature and hyperthermia following laser irradiation with a wavelength at 808 nm

کلیدواژه‌ها [English]

  • Graphene Oxide
  • Cyclodextrin
  • Drug Delivery
  • Phototherapy
  • Chemotherapy
  • cancer
[1] A. Behnaz, S. Sayedeh Maryam, M. Leila, J. Of Applied Chemistry, 35 (1394) 45, in Persian.

[2] S.-Y. Lee, C.-Y. Yang, C.-L. Peng, M.-F. Wei, K.-C. Chen, C.-J. Yao, M.-J. Shieh, A theranostic micelleplex co-delivering SN-38 and VEGF siRNA for colorectal cancer therapy, Biomaterials, 86 (2016) 92.

[3] M. Gan, W. Zhang, S. Wei, H. Dang, The influence of mPEG-PCL and mPEG-PLGA on encapsulation efficiency and drug-loading of SN-38 NPs, Artificial cells, nanomedicine, and biotechnology, 45 (2017) 38.

[4] Y. Jia, M. Yuan, H. Yuan, X. Huang, X. Sui, X. Cui, F. Tang, J. Peng, J. Chen, S. Lu, Co-encapsulation of magnetic Fe3O4 nanoparticles and doxorubicin into biodegradable PLGA nanocarriers for intratumoral drug delivery, International journal of nanomedicine, 7 (2012) 1697.

[5] R.M. England, J.I. Hare, J. Barnes, J. Wilson, A. Smith, N. Strittmatter, P.D. Kemmitt, M.J. Waring, S.T. Barry, C. Alexander, Tumour regression and improved gastrointestinal tolerability from controlled release of SN-38 from novel polyoxazoline-modified dendrimers, Journal of Controlled Release, 247 (2017) 73.

[6] H.Z.M. Aisan Khaligh, Alimorad Rashidi, Ultrasonic assisted removal of Ni(II) and Co(II) ions from aqueous solutions by carboxylated nanoporous graphene, Journal of Applied Chemistry, 11 (2017) 10.

[7] P. Tahereh, G. Hadi, Sh. Mohammad reza, B. Y. Mohsen, J. Of Applied Chemistry, 26 (1392) 9, in Persian.

[8] W. Hu, C. Peng, W. Luo, M. Lv, X. Li, D. Li, Q. Huang, C. Fan, Graphene-based antibacterial paper, ACS nano, 4 (2010) 4317.

[9] V. Georgakilas, Functionalization of graphene, First ed., John Wiley & Sons, Germany, 2014.

[10] Y. Guo, S. Guo, J. Li, E. Wang, S. Dong, Cyclodextrin–graphene hybrid nanosheets as enhanced sensing platform for ultrasensitive determination of carbendazim, Talanta, 84 (2011) 60.

[11] E.M. Del Valle, Cyclodextrins and their uses: a review, Process biochemistry, 39 (2004) 1033.

[12] C. Foulon, J. Tedou, T.Q. Lamerie, C. Vaccher, J. Bonte, J. Goossens, Assessment of the complexation degree of camptothecin derivatives and cyclodextrins using spectroscopic and separative methodologies, Tetrahedron: Asymmetry, 20 (2009) 2482.

[13] N. Zafar, H. Fessi, A. Elaissari, Cyclodextrin containing biodegradable particles: from preparation to drug delivery applications, International journal of pharmaceutics, 461 (2014) 351.

[14] Z. Liu, J.T. Robinson, X. Sun, H. Dai, PEGylated nano-graphene oxide for delivery of water insoluble cancer drugs, Journal of the American Chemical Society, 130 (2008) 10876.

[15] W.S. Hummers Jr, R.E. Offeman, Preparation of graphitic oxide, Journal of the American Chemical Society, 80 (1958) 1339.

[16] E.Einafshar, A.Haghighi Asl, A.Hashem Nia, M.Mohammadi, A.Malekzadeh, M.Ramezani, New cyclodextrin-based nanocarriers for drug delivery and phototherapy using an irinotecan metabolite Carbohydr Polym, 194 (2018) 103.

[17] H. El Ghandoor, H. Zidan, M.M. Khalil, M. Ismail, Synthesis and some physical properties of magnetite (Fe3O4) nanoparticles, Int. J. Electrochem. Sci, 7 (2012) 5734.

[18] N. Sepehri, H. Rouhani, F. Tavassolian, H. Montazeri, M.R. Khoshayand, M.H. Ghahremani, S.N. Ostad, F. Atyabi, R. Dinarvand, SN38 polymeric nanoparticles: in vitro cytotoxicity and in vivo antitumor efficacy in xenograft balb/c model with breast cancer versus irinotecan, International journal of pharmaceutics, 471 (2014) 485.

[19] E.S. Shibu, M. Hamada, N. Murase, V. Biju, Nanomaterials formulations for photothermal and photodynamic therapy of cancer, Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, 15 (2013) 53.

[20] V. Štengl, S. Bakardjieva, T.M. Grygar, J. Bludská, M. Kormunda, TiO2-graphene oxide nanocomposite as advanced photocatalytic materials, Chemistry Central Journal, 7 (2013) 41.