多機能マグネタイトナノ粒子のドラッグデリバリーへの応用。本研究では、このような多機能マグネタイトナノ粒子の調製、特性評価、抗菌性、薬物放出速度などの研究を行っている

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Int J Pharm.2020 Jul;:119658. S0378-5173(20)30642-6. doi: 10.1016/j.ijpharm.2020.119658.Epub 2020-07-16.

多機能マグネタイトナノ粒子のドラッグデリバリーへの応用。本研究では、このような多機能マグネタイトナノ粒子の調製、特性評価、抗菌性、薬物放出速度などの研究を行っている

Multifunctional Magnetite Nanoparticlesfor Drug Delivery: Preparation, Characterisation, Antibacterial Properties and Drug Release Kinetics.

Mostafa Mabrouk
Rasha M Abd El-Wahab
Hanan H Beherei
Mohamed M Selim
Diganta B Das

PMID: 32682959 DOI: 10.1016/j.ijpharm.2020.119658.

抄録

本研究では、共沈合成法を用いて、磁性（M）と抗菌性を有する多機能ナノ粒子（NP）を作製した。本研究では、マグネタイトNPの調製のために、第一鉄イオン（Fe）を銅イオン（Cu）で部分置換および完全置換し、それぞれCuMおよびCuMと命名した。さらに、キトサンとシプロフロキサシンをハイブリダイゼーションさせ、多機能性を実現した。続いて、XRD, TEM, SEM/EDAX, VSM, FTIRを用いて、調製したNPの結晶性,ナノ構造（サイズ）,粒子形態,元素マッピング,磁気強度,化学組成などの様々な特性を評価した。NPの抗菌性は、セレウス菌（グラム陽性菌）、大腸菌（グラム陰性菌）とカンジダアルビカンス（酵母）に対してテストされました。また、シプロフロキサシンの放出効率についても検討した。その結果、得られたNPは、Cuイオンの置換度によって結晶構造が変化する混合相を有していることがわかった（5-10nm(M), 2.5-3.5nm(CuM), 11-16nm(CuM)）。飽和磁化値は、それぞれ38.7, 3.5, 1.3 emu/gを記録した。また、Cuイオンを導入することで、特に大腸菌に対する抗菌活性の意義が向上することがわかった。キトサンおよびシプロフロキサシンは、セレウス菌および大腸菌に対しては強い効果を示し、カンジダ・アルビカンスに対しては弱い効果を示した。しかし、キトサン、シプロフロキサシンおよびCuイオン濃度が高い試料では、カンジダ・アルビカンスに対して強い影響を示した。また，30日間の試験期間中，試験したNPからの薬剤放出量は，それぞれ85，26，20％であった。これらの結果から、開発したナノ粒子はドラッグデリバリーへの応用が可能であると考えられ、前臨床試験などの研究が進められている。

Multifunctional nanoparticles (NPs) with magnetic (M) and antibacterial properties were prepared for drug delivery purposes by a method involving co-precipitation synthesis. Partial and complete substitutions of ferrous ions (Fe) by copper ions (Cu) were carried out for the preparation of the magnetite NPs, which are designated as CuM and CuM, respectively, in this work. In addition, chitosan and ciprofloxacin were hybridized with the NPs from the previous step to achieve multifunctional properties. XRD, TEM, SEM/EDAX, VSM and FTIR were subsequently employed to characterize various properties of the prepared NPs, namely, crystallinity, nanostructure (size), particle morphology, elemental mapping, magnetic strength and chemical composition. Antibacterial properties of the NPs were tested against Bacillus cereus (Gram-positive bacteria), Escherichia coli (Gram-negative bacteria) and Candida albicans (yeast). Efficiency of the ciprofloxacin release was also studied for the drug-loaded NPs. It is demonstrated that the obtained NPs possess mixed phases with crystalline structures that are affected by the degree of Cu ion substitution (5-10nm (M), 2.5-3.5nm (CuM) and 11-16nm (CuM)). Saturation magnetization values of the NPs were recorded as 38.7, 3.5 and 1.3 emu/g, respectively. It was also found that the introduction of Cu ions in the NP samples improved the significance of their antibacterial activity, especially against Escherichia coli. Chitosan and ciprofloxacin were found to have stronger effects against Bacillus cereus and Escherichia coli and lesser effects against Candida albicans. However, the samples containing chitosan, ciprofloxacin and the higher Cu ion concentration exhibited strong influence against Candida albicans. During a study period of 30-days, the amounts of released drug from the tested NPs were 85, 26 and 20% of the originally loaded amount, respectively. Owing to the findings in this paper, the developed NPs are considered to have good potential for drug delivery applications and to study them further such as in pre-clinical studies.