電場応答性ミセルの MD シミュレーションアプローチの検証と薬物送達への応用

Scientific Reports volume 13、記事番号: 2665 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

現在の研究では、外部刺激と望ましい水溶性に反応して活性な結合性をもつ新しいタイプのミセルが設計されています。 末端が修飾された 2 つのホモポリマー、ポリスチレン-β-シクロデキストリン (PS-β-CD) とポリエチレンオキシド-フェロセン (PE-FE) は、ゲストによって超分子ミセル (PS-β-CD/PE-FE) として凝集することができます。ホストのやりとり。 我々の結果は、レナード・ジョーンズ相互作用と疎水性相互作用がミセル形成プロセスの主な強力な力であることを示しました。 電場がミセル系の可逆的な集合・分解において駆動力としての役割を果たしていることが判明した。 さらに、アナストロゾール (ANS) およびマイトマイシン C (MIC) 抗がん剤との薬物送達システムとしての PS-β-CD/PE-FE ミセル相互作用を初めて調べました。 PS-β-CD/PE-FE ミセルと薬物間の総エネルギーの調査により、薬物の吸着プロセスが良好であることが予測されます (Micelle@ANS および Micelle@MIC 複合体の Etotal = − 638.67 および − 259.80 kJ/mol) 。 私たちの結果は、ミセルの形成プロセス、電場応答、およびミセルの薬物吸着挙動についての深い理解を提供します。 このシミュレーション研究は、古典的な分子動力学計算を使用して達成されました。

現在、ナノ医療用途、特にドラッグデリバリーの分野における最新のナノスケールシステムが大きな注目を集めています。 抗がん剤の有効性は細胞や組織内での非専用分布によって低下することが多く、これらの薬剤の中にはすぐに代謝または体外に排出されるものもあります。 したがって、体内の疾患部位を正確に標的とするナノキャリアを使用することが不可欠です。 科学材料や医薬品の目覚ましい進歩により、サイズ、構造、表面特性の異なる多種多様なナノキャリアが使用されています。 これらのポリマーナノ粒子の中には、金属酸化物フレームワーク、デンドリマー、リポソーム、ミセルなどが挙げられます1,2。 薬物をミセル集合体で組み合わせるのは、治療指数と溶解度を高める適切な方法です 3,4。 得られた実験結果は、高分子ミセルの機能と構造を最適化することで、癌治療用途や血管構造が制限された抵抗性癌治療用の細胞内環境に敏感な超分子デバイスを開発するための優れた処方を提供することを明らかにしています。 サイズが比較的小さいことと、ミセルを大規模に製造できるという 2 つの利点が、他の薬物送達戦略と比べて比類のない利点です。 したがって、小さなサイズのミセルシステムは、体内でカプセル化された薬物分子の性能を大幅に改善する可能性があります。 これにより、薬剤の処方がシンプルになり、製造が容易になります。 他の先進的なドラッグデリバリーシステム（DDS）は準備が複雑で、安定的かつ一貫した大規模生産を妨げる固有の問題を抱えています。 ミセルのこれら 2 つの利点により、ミセルが第一選択の製剤技術として受け入れられるようになりました 5,6。

アナストロゾール (ANS、図 S1A) は、乳がんの治療におけるよく知られた抗がん剤です 7、8、9。 ANS は、全体的なエストロゲン レベルを低下させるアロマターゼ阻害剤であり、また、この阻害剤はアンドロゲンからエストロゲンへの変換をブロックします。 ANC 薬の重大な副作用には、高血圧、ほてり、循環の統一性などが含まれます 10,11。

マイトマイシン C (MIC、図 S1B) は DNA アルキル化因子であり、さまざまな疾患研究分野、特にがん治療において広く考慮されています 12、13、14。 臨床的には、結腸直腸がん、肺がん、膵臓がん、胃がんなどのさまざまながんの治療に利用されています15。 MIC は優れた抗腫瘍効果を示しますが、静脈内投与は注射部位の血管外漏出を避けるために慎重に行う必要があります。 また、非特異的な DNA アルキル化能力によって引き起こされる高い毒性による壊死の可能性を避けるために、カテーテル部位を注意深く監視する必要があります。 これらすべての欠点により、がん治療における ANC および MIC のさらなる使用が大幅に制限されています。 そこで本研究では、このような制約を克服するための適切な DDS を提案しました。 薬物のバイオアベイラビリティは、活性薬物が体循環に入り、それによって作用部位にアクセスする程度と速度を指し、部分的にはその設計と製造に依存します。 薬物のバイオアベイラビリティーの低さは、主に水溶性/脂質溶解度の低さと細胞膜透過性の低さに起因します 16,17。