Distribuição controlada de drogas e adesão celular para regeneração de tecido ósseo por Keplerato polioxometalato (Mo132)/metronidazol/PMMA scaffolds

Nov 13, 2023

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 14443 (2022) Citar este artigo

1334 acessos

1 Altmétrica

Detalhes das métricas

O objetivo deste estudo é fabricar um novo scaffold adequado para regeneração tecidual com atividade antimicrobiana e capacidade de liberação controlada de fármacos. Nesse sentido, nanofibras de scaffold foram produzidas usando poli (metil metacrilato) (PMMA), Mo132 como Keplerato, polioxometalato e metronidazol. Os andaimes finais, obtidos por eletrofiação, representam as características intrínsecas, incluindo excepcional resistência à tração dupla, alta hidrofilicidade (126 ± 5,2° a 83,9 ± 3,2° para ângulo de contato e 14,18 ± 0,62% a 35,62 ± 0,24% para absorção de água), bioatividade adequada e adesão celular. Além disso, a adição de Mo132 e metronidazol aumenta a taxa de biodegradação dos scaffolds resultantes em comparação com a membrana de PMMA puro. A liberação controlada de metronidazol por 14 dias inibe eficientemente a colonização de microorganismos anaeróbios. No geral, os resultados demonstram alto potencial de Mo132 e andaime de PMMA carregado com metronidazol para regeneração óssea guiada/regeneração tecidual guiada.

Os procedimentos de regeneração óssea guiada (GBR)/regeneração tecidual guiada (GTR) estão se tornando um método padrão para terapia óssea ou tecidual. Esses procedimentos usam uma membrana de barreira para direcionar o crescimento de novo osso ou tecido1,2. Os defeitos ósseos são um grande problema de saúde devido ao dano dos tecidos ósseos pela colonização bacteriana no local da ferida. Portanto, uma membrana altamente biocompatível para entrega local de antibióticos é desejada3. Por outro lado, uma das questões mais desafiadoras em estudos nanobiotecnológicos é a falta de carreadores eficazes e seguros na entrega de drogas4,5,6. Muitos compostos com propriedades específicas têm sido usados ​​para liberação de fármacos até agora, notadamente os polioxometalatos (POMs) também estão entre eles7,8,9.

Os POMs, como óxidos metálicos polimetálicos baseados em metais de transição iniciais, são agentes biomédicos intrigantes devido à sua bioatividade versátil, estrutura molecular, composição, solubilidade, propriedades elétricas e reatividade que conferem funções antibacterianas, anticancerígenas e antivirais10,11,12,13, 14. A capacidade de sintetizar os POMs com estrutura molecular sintonizável e propriedades físico-químicas a partir de precursores prontamente disponíveis é a vantagem exclusiva dos POMs sobre os medicamentos atuais15,16,17,18. Embora os POMs representem atividades anticancerígenas e antivirais promissoras, sua aplicação biomédica é limitada. Isso se deve aos seus efeitos colaterais tóxicos em dosagens mais altas e às interações inespecíficas com biomoléculas por meio de suas estruturas carregadas negativamente com uma superfície bastante homogênea de átomos de oxigênio compactados19,20. Portanto, o desenvolvimento de formas novas, seguras e inovadoras para uma terapia com POM mais segura e eficaz por meio do aumento de sua bioatividade e redução de seus efeitos colaterais tóxicos é de grande interesse21. Portanto, os POMs são candidatos potenciais para uso nas ciências biológicas, incluindo administração de drogas e adesão celular para regeneração de tecido ósseo.

Além disso, deve-se notar que compostos com redes tridimensionais contendo orifícios e canais em nanoescala podem servir como filtros e armadilhas/hospedeiros para hóspedes moleculares. Esses compostos podem ser utilizados na separação, armazenamento e transporte de medicamentos22,23. As nanocápsulas esféricas porosas e espécies nanométricas discretas do tipo {(MVI)MVI5}12(linker)30 (M = Mo ou W e linker = Mo2, Fe, VO, Cr ou Ln), denominadas "Keplerate", são estruturalmente bem definido. Os POMs de keplerato podem ser considerados como células artificiais porque são capazes de interagir especificamente com seu ambiente24,25,26,27,28. Estas nanocápsulas porosas aniônicas podem ser obtidas com diferentes contra-íons (a maioria tem sínteses fáceis) com os caracteres acima mencionados. Mais importante, os vinte poros do tipo {Mo9O9} com funções semelhantes a éter de coroa podem, portanto, ser fechados de forma não covalente em Keplerates, conectando-os com convidados catiônicos de maneira supramolecular29,30. O Mo132, (NH4)42[MoVI72MoV60O372(CH3COO)30(H2O)72], é um Keplerato com núcleo de isopolioxomolibdato gigante oco que pode ser coberto por conchas hidrofóbicas ou hidrofílicas de cátions via automontagem31,32. Uma rota para incorporar nanocápsulas carregadas negativamente em membranas de bicamada lipídica por meio de automontagem foi demonstrada por meio de simulações de dinâmica molecular33. Além disso, a toxicidade do Mo132 é estudada pela análise do sangue periférico de animais e seu uso como recipiente ou núcleo para transporte de drogas tem sido proposto34. Assim, é possível utilizar os Keplerates em drug delivery por meio de contra-íons apropriados (surfactantes).