ボロフェンナノフレークとテネブリオモリターハムシとの相互作用に関する in vivo 研究: 血球の生存率と短い

Scientific Reports volume 13、記事番号: 11823 (2023) この記事を引用

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グラフェンベースの材料ファミリーには、2014 年に新しいメンバーであるボロフェンが加わりました。薬物送達としての実用的な可能性を評価するために、合成経路の研究と物理化学的および生物学的 (特に生体内) 特性に関する実験的研究が依然として強く望まれています。システム。 二次元ボロフェンナノフレークが細胞、システム、および動物組織全体に及ぼす影響は、これまで研究されていません。 そこで、モデル生物としてテネブリオモリトールの血球との生体適合性を in vivo で調査した。 短期研究では、昆虫 1 匹あたり 0.5、1、または 2 μg のナノフレークの用量でボロフェン ナノフレークが血球毒性を誘発しないことが実証されました。 ナノフレークに曝露された血球は、対照血球と同様に、形態、接着性、および糸状仮足を形成する能力を示した。 詳細な研究により、ボロフェン ナノフレークは、(i) 血球の細胞内活性酸素種を生成せず、(ii) ミトコンドリア膜電位に影響を与え、(iii) 食作用を妨げないことが示されています。 したがって、この貢献は、特殊な構造と独特の特性により生物医学用途に最も有望な材料の 1 つである二次元材料のグループに対する新しい in vivo の洞察を提供します。 しかし、ボロフェンが生体適合性で生物学的に安全であることを確認するには、昆虫やその他の動物を対象とした長期研究が依然として必要です。

ナノマテリアルの開発は近年大幅に増加しており、ゼロ次元 (0D)、一次元 (1D)、二次元 (2D)、三次元 (3D) といったさまざまな形態構造を区別することができます。 最も人気のある 2D 構造であるグラフェンは、これらの 2 次元構造に大きな注目を集め、他の新材料である遷移金属ジカルコゲニド (TMD)、黒鉛窒化炭素 (gCN)、六方晶窒化ホウ素 (hBN)、黒リン（BP）など。 酸化グラフェン (GO) の形態のグラフェンには、ドラッグ デリバリー、バイオイメージング、バイオセンシング、さらには組織工学の分野においても幅広い応用の可能性があります1。 しかし、GO は細胞毒性を引き起こし、細胞の細胞質および核に入り、細胞のアポトーシスを誘導することが証明されました。 さらに、腎臓や肺の組織にも蓄積し、除去するのが困難です2、3、4。 GOの両親媒性構造の変化によりGOが減少すると、脂質の分配が困難になり、溶血が抑制されます。 グラフェンベースの構造の場合、毒性はそのサイズ、官能基、横方向のサイズに大きく依存することは明らかです5。 in vivo 毒性試験では、グラフェンの構造特性と線量の濃度および生体への侵入点との相関関係も証明されています。 グラフェン誘導体とは対照的に、TMD はヒト肺上皮細胞 (A549) に曝露した場合に低い細胞毒性を示します。 MoS2、WS2、および WSe2 は、高濃度 (200 μg/mL) であっても低い毒性を示しました6。 マウスで処理された in vivo テストでは、MoS2 が生体適合性であり、腫瘍治療療法に使用できることが示されました 7。 MoS2 は、生分解性バイオセンサーとしての適合性により利用することもできます8。 さらに、窒化黒鉛の in vitro 生体適合性に関するサイズ依存の研究により、10 nm と 160 nm が生体適合性であることが証明されました。 ただし、サイズ 20 nm の gCN は最も低い細胞生存率を示しました。 gCN は主に核の周囲に凝集しましたが、それにもかかわらず、浸透しませんでした9。 2D ファミリーのもう 1 つのメンバーである六方晶系窒化ホウ素 (hBN) (直径約 120 nm) は、低用量では肺損傷を引き起こしませんでした。 しかし、他の臓器では、用量が 1600 µg/kg の場合、肺、肝臓、腎臓、心臓、または脾臓に損傷を引き起こしました10。 BP は、化学療法における強力な薬の代替品として利用することもできます。 BP は癌細胞 (HepG2) を殺し、正常細胞 (QSG-7701) と生体適合性があることが発表されました。 したがって、BP は、害の少ない癌治療における無機ツールとして利用できる可能性があります 11。 多くの要因 (横方向のサイズ、表面特性、表面上の官能基、およびさまざまな用量など) が 2D ナノ材料の生体適合性と毒性に影響を与えることは明らかです。 それにもかかわらず、in vitro 実験と in vivo 実験の両方で 2D 構造をテストすることが重要です。 最近発見されたボロフェンなどの 2D メンバーは、潜在的な生体適合性や毒性について慎重に調査する必要があります。 しかし、最先端の状態では、特に in vivo 試験に関して、元の状態のボロフェン ナノフレークに特化した研究の余地がまだあります。