バクテリアセルロース-グラフェン酸化物球状ナノキャリアのin situコンフォメーションの調整

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Int. J. Biol. Macromol..2020 Jul;S0141-8130(20)33831-9. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.07.077.Epub 2020-07-13.

バクテリアセルロース-グラフェン酸化物球状ナノキャリアのin situコンフォメーションの調整

Tailoring the in situ conformation of bacterial cellulose-graphene oxide spherical nanocarriers.

Leire Urbina
Arantxa Eceiza
Nagore Gabilondo
María Ángeles Corcuera
Aloña Retegi

PMID: 32673723 DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.07.077.

抄録

細菌セルロース(BC)/グラフェンオキサイド(GO)球状ゲルは、動的培養中のin situルートで生合成されている。その結果、BC生合成時のGO濃度(0.01および0.05mgmL)が最終的な球状ゲルのコンフォメーションを決定する因子となった。このようにして調製された球状ゲルは、異なる媒体中での物理化学的特性,熱安定性,微細構造及び膨潤能の観点から特徴づけられた。さらに、アスコルビン酸を用いた化学処理を行い、還元型酸化グラフェン(rGO)を球体(BC/rGO)に導入した。化学処理後、静電力顕微鏡(EFM)を用いて球体内部のrGOの存在による電気的相互作用を調べたところ、半導性物質の範囲内の抵抗値(10Ω・cm)が得られ、BC/rGO球体は電気刺激システムの開発に有望であることがわかった。イブプロフェン(IB)のin vitro放出研究では、還元プロセスは、BC/GO 0.05及びBC/GO 0.01球体と比較して、それぞれ73%及び92%の薬物放出の増加につながることが示された。さらに、カプセル化されたコンフォメーションは、より均質な多孔質構造を示し、その結果、6時間後に63％の累積薬物放出に達した。

Bacterial cellulose (BC)/graphene oxide (GO) sphere-like hydrogels have been biosynthesized by in situ route in dynamic cultivation. The GO concentration during BC biosynthesis (0.01 and 0.05 mg mL) was the determining factor for the conformation of the final hydrogels: encapsulation (BC/GO 0.01) or distribution through all the body of the spheres (BC/GO 0.05). The as-prepared sphere hydrogels were characterized in terms of physico-chemical properties, thermal stability, microstructure, and swelling capacity in different media. In addition, a chemical treatment with ascorbic acid was performed in order to obtain reduced graphene oxide (rGO) into the spheres (BC/rGO). After the chemical treatment, electrostatic force microscopy (EFM) revealed electrical interactions due to the presence of rGO inside the spheres and resistivity values in the range of semiconductive materials were obtained (10 Ω·cm), making BC/rGO spheres promising for the development of electro-stimulated systems. The in vitro release study of ibuprofen (IB), showed that the reduction process led to an increase of 73 and 92% of drug release with respect to BC/GO 0.05 and BC/GO 0.01 spheres, respectively. Moreover, the encapsulation conformation showed more homogeneous porous structure and thus, a cumulative drug release of 63% was reached after 6 h.