Kontrollü İlaç Serbestleştirme İçin Hibrit Üçlü Duyarlı κ-Karagenan Bazlı Nanokürelerin Tasarımı ve Üretimi

Abstract

Son yirmi yılda, akıllı polimerik yapılarda manyetik nanokürelerin kullanımı, çok sayıda biyomedikal uygulamada araştırmacıların artan ilgisini çekmiştir. Burada, inorganik demir oksit çekirdek (Fe3O4) ve κ-karragenan (κ-Car) ve poli(akrilik asit/dimetilaminoetil metakrilat) (P(AA/DMA) bazlı organik aşı kopolimerik kabuk içeren hibrit nanoyapılı üçlü duyarlı manyetik nanoküreler (κ-Car-g-P(AA/DMA)@Fe3O4) mikrodalga destekli birlikte çöktürme tekniği ile sentezlendi. Sentezlenen κ-Car-g-P(AA/DMA)@Fe3O4 manyetik nanokürelerin yapısı, boyutu, yüzey morfolojisi, manyetik özelliği ve stabilitesi, FTIR, UV, XRD, TEM, Zeta-sizer ve VSM kullanılarak karakterize edildi. κ-Car-g-P(AA/DMA)@Fe3O4 nanoküreleri bir antineoplastik ilaç olarak 5-Fluorourasil (5-FU) ile yüklendi ve 5-FU salım davranışları, çeşitli aşı verimlerinde, pH değerlerinde, sıcaklıklarda ve alternatif manyetik alan varlığında araştırıldı. κ-Car-g-P(AA/DMA)@Fe3O4 nanoküreleri, iyi biyouyumluluk ve mükemmel antikanser aktivitesi ile pH-, termo- ve manyetik alana duyarlı 5-FU salımı gösterdi. Ayrıca 50 mT manyetik alan altında 5-FU salınımı 4 saat içerisinde %100'e ulaşmıştır. Bu çalışma, hibrit nanokürelerin, aktif maddelerin harici uyarımlı salımını ve bunların sağlık hizmetlerindeki kullanımı geliştirmek için çok işlevli yanıt veren platformların gelecekteki tasarımı ve uygulaması için temel öneme sahip olan üçlü uyarana duyarlı etkiye sahip olduğunu göstermektedir.

In the last two decades, the utilization of magnetic nanospheres in intelligent polymeric structures have received increased attention of researchers in numerous biomedical applications. Here, hybrid nanostructured triple-responsive magnetic nanospheres (κ-Car-g-P(AA/DMA)@Fe3O4) containing inorganic iron oxide core (Fe3O4) and organic graft copolymeric shell based on κ-carrageenan (κ-Car) and poly(acrylic acid/dimethylaminoethyl methacrylate) (P(AA/DMA)) were synthesized by microwave induced co-precipitation technique. The structure, size, surface morphology, magnetic property and stability of synthesized κ-Car-g-P(AA/DMA)@Fe3O4 magnetic nanospheres were characterized using FTIR, UV, XRD, TEM, Zeta-sizer, and VSM. κ-Car-g-P(AA/DMA)@Fe3O4 nanospheres were loaded with 5-Fluorouracil (5-FU) as an antineoplastic drug, and their 5-FU release behavior was explored in diverse graft yields, pH values, temperatures and in the existence of an alternating magnetic field. The κ-Car-g-P(AA/DMA)@Fe3O4 nanospheres demonstrated pH-, thermo-, and magnetic field-responsive 5- FU release with good biocompatibility and excellent anticancer activity. In addition, 5-FU release under 50 mT magnetic field reached to 100% within 4 h. This work exhibits that hybrid nanospheres have a triple stimuli-responsive influence, which is of principal importance for the future design and application of multi-functional responsive platforms to develop externally stimulated release of active agents and their healthcare capability.