ペクチン修飾FeO NP上にPd NPを作製した。磁性ナノ触媒を用いたC-CおよびC-Nクロスカップリング反応と心血管保護効果の検討

Fabrication of Pd NPs on pectin-modified FeO NPs: A magnetically nanocatalyst for C-C and C-N cross coupling reactions and investigating the cardiovascular protective effects.

• Wei Zhang
• Hojat Veisi
• Reyhaneh Sharifi
• Delafarin Salamat
• Bikash Karmakar
• Malak Hekmati
• Saba Hemmati
• Zhiyong Zhang
• Qiang Su
• Mohammad Mahdi Zangeneh

抄録

本報告では、天然多糖類（ペクチン）をコーティングしたFeO磁性ナノコンポジット材料（FeO@ペクチン/Pd）上に固定化した新規なPd NPを合成し、心血管保護効果を調べた。生体分子の機能化は、フェライトナノ粒子を凝集から安定化させるだけでなく、Pdイオンの生物学的還元のための環境を提供します。本プロトコルは、不均質媒体と均質媒体の架け橋となる準不均質触媒の合成のための有望なブレークスルーである。本研究では、FT-IR, FE-SEM, TEM, VSM, EDX-元素マッピング, ICP, EDX, XPSなどの様々な分析手法を用いて、触媒の構造,モルフォロジー及び物理化学的特性を評価した。触媒は、スズキ反応およびブッフワルド-ハートウィグ反応を介したC-CおよびC-Nクロスカップリング反応において、それぞれ優れた反応性を示した。その後，触媒上で様々なハロゲン化アリールとフェニルボロン酸または二級アミンを反応させることで，様々なビフェニルやアリールアミンが得られ，良好な収率から優れた収率を示した。この触媒は外部磁石を用いて容易に回収することができ、その後、パラジウムの溶出や触媒性能の低下はほとんど見られず、数回の試験でリサイクルすることができた。触媒の心血管系保護活性を調べるために、ヒト大動脈内皮細胞（HAEC）、ヒト冠動脈内皮細胞（HCAEC）、およびヒト肺動脈内皮細胞（HPAEC）細胞株を用いてMTTアッセイを行った。ナノ触媒処理した細胞のカトラーは、有意に（p≦0.01）カスパーゼ-3活性を減少させ、DNA断片化を減少させた。また、ミトキサントロンで処理したHAEC、HCAEC、HPAECの高濃度細胞では、細胞の生存率とミトコンドリア膜電位が上昇した。以上の知見によれば、ナノ触媒は、ヒトを対象とした臨床試験で承認された後、心血管疾患の治療のための心血管保護剤として投与することができる。

The present report represents the synthesis of a novel Pd NPs immobilized over a natural polysaccharide (pectin) coated FeO magnetic nanocomposite material (FeO@pectin/Pd) for investigating the cardiovascular protective effects. The biomolecular functionalization not only stabilizes the ferrite nanoparticles from agglomeration but also provides an environment for the biogenic reduction of Pd ions. This protocol is a promising breakthrough for the synthesis of a quasi-heterogeneous catalyst, a bridge between heterogeneous and homogeneous medium. The structure, morphology and physicochemical properties of the material were characterized utilizing various analytical techniques like FT-IR, FE-SEM, TEM, VSM, EDX-elemental mapping, ICP, EDX and XPS. The catalyst showed excellent reactivity in C-C and C-N cross coupling reactions via Suzuki and Buchwald-Hartwig reactions respectively. An array of different biphenyls and aryl amines were then procured by reactions of various aryl halides with phenylboronic acid or secondary amines over the catalyst affording good to excellent yields. The catalyst was easily recoverable using an external magnet and thereafter recycled for several trials with insignificant palladium leaching or loss in catalytic performance. To investigate the cardiovascular protective activities of catalyst, the MTT assay was done on Human Aortic Endothelial Cells (HAEC), Human Coronary Artery Endothelial Cells (HCAEC), and Human Pulmonary Artery Endothelial Cells (HPAEC) cell lines. Nanocatalyst-treated cell cutlers significantly (p ≤ 0.01) decreased the caspase-3 activity, and DNA fragmentation. It raised the cell viability and mitochondrial membrane potential in the high concentration of Mitoxantrone-treated HAEC, HCAEC, and HPAEC cells. According to the above findings, nanocatalyst can be administrated as a cardiovascular protective drug for the treatment of cardiovascular diseases after approving in the clinical trial studies in humans.

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