ساخت و تعيين ويژگي ذرات نانوكامپوزيتي متخلخل سيليكاي مغناطيسي براي كاربردهاي پزشكي و بررسي سميت سلولي آن‌ها

Synthesizing and characterization of magnetic Mesoporous silica nanocomposite for medical application and investigating their cytotoxicity

سابقه و هدف: تشخيص به موقع و درمان مؤثر بيماری‌های صعب‌العلاج از چالش‌های بسيار مهم در زمينه نانوپزشكی است. هدف از اين تحقيق، سنتز و تعيين ويژگی‌های ذرات نانوكامپوزيتی سه لايه سيليكای مغناطيسی با قابليت به كارگيری هم‌زمان به عنوان عامل حاجب در تصويربرداری تشديد مغناطيسی (Magnetic resonance imaging يا MRI) و دارورسانی بود. مواد و روشها: در پژوهش حاضر نانوذرات اكسيد آهن مگنتيت با روش هم‌رسوبی شيميايی، لايه اول سيليكا با استفاده از روش مشابه روش Stober و لايه دوم (سيليكای متخلخل) با روش حذف الگو ساخته شدند. حضور و حذف مولكول‌های سورفكتانت توسط آناليز مادون قرمز تبديل فوريه (Fourier transform infrared يا FTIR)، بررسی اندازه و مورفولوژی ذرات توسط تصويربرداری ميكروسكوپ الكترونی عبوری- روبشی با قدرت تفكيك بالا (High resolution-scanning transmission electron microscopy يا HR-STEM)، خصوصيات مغناطيسی ذرات توسط دستگاه مغناطيس‌سنج نمونه ارتعاشی (Vibrating sample manetometer يا VSM)، ساختار متخلخل با استفاده از روش Brunauer-Emmett-Teller و ساختار بلوری نانوسامانه نيز با آناليز تفرق اشعه ايكس (XRD يا X-Ray Diffraction) بررسی شدند. سنجش‌های MTT و LDH برای بررسی سميت سلولی ذرات سنتز شده استفاده گرديد. يافتهها: نانوسامانه سه لايه سنتز شده دارای اندازه 10 ± 180 نانومتر و مساحت ويژه و قطر متوسط حفره ذرات به ترتيب 4/390 مترمربع بر گرم و 01/3 نانومتر بود. مغناطش اشباع نانوسامانه برابر با 5/0 ± 21 واحد الكترومگنتيك بر گرم به دست آمد. بررسی سميت سلولی نانوسامانه بر دو دودمان سلولی سرطان پروستات اپی‌تليال چسبنده 145-DU و سرطان خون اريترولوكميك شناور 562K انجام شد. نتايج بررسی سميت سلولی نشان داد كه نانوسامانه به دست آمده در غلظت‌های آزمايش شده سميت سلولی ايجاد نكردند. استنتاج: نتايج اين تحقيق نشان می‌دهد كه نانوسامانه سنتز شده دارای قابليت‌های لازم اوليه برای به كارگيری هم‌زمان به عنوان عامل حاجب برای MRI و دارورسانی است.

Background and purpose: One of the most important challenges in nanomedicine is timely diagnosis and effective treatment of chronic disease. The aim of this research was to synthesize and characterize 3-layered magnetic silica nanocomposite with simultaneous application as a contrast agent in magnetic resonance imaging (MRI) and for drug delivery. Materials and methods: In this research, magnetite iron oxide nanoparticles by co-precipitation method, first layer of silica by a method similar to Stober method and second layer (mesoporous silica) by removing template method were produced. Existence or deletion of surfactant molecules by Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy, particle size and morphology of particles by high resolution scanning transmission electron microscopy (HR-STEM), magnetic properties of particles by vibrating sample magnetometer (VSM) instrument, mesoporous structure by Brunauer-Emmett-Teller (BET) method and also crystalline structure of nanocomposite by X-Ray diffraction (XRD) method were investigated. Diphenyltetrazolium bromide (MTT) and lactate dehydrogenase (LDH) assays were used to study cytotoxicity of the produced particles. Results: Produced 3-layered nanocomposite had the size of 180 ± 10 nm, specific area and average pore diameter of 390.4m2/gand 3.01 nm, respectively. The saturation magnetization value of nanocomposite was 21 ± 0.5 emu/g. Cell cytotoxicity of nanocomposite with human prostate carcinoma epithelial-like cell line Du-145 and erythroleukemia cells K562 were reviewed. The results revealed that synthesized nanocomposite enhanced no cytotoxicity in tested concentrations. Conclusion: The result of present study illustrated that produced nanocomposite has preliminary essential capability to be used as MR imaging agent and drug delivery system.