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Biodegradability of disulfide-organosilica nanoparticles evaluated by soft X-ray photoelectron spectroscopy; Cancer therapy implications

軟X線光電子分光法により評価したジスルフィド有機シリカナノ粒子の生分解性; 癌治療の意義

銘苅 春隆*; 吉越 章隆 ; 中村 教泰*; 堂浦 智裕*; 玉野井 冬彦*

Mekaru, Harutaka*; Yoshigoe, Akitaka; Nakamura, Michihiro*; Doura, Tomohiro*; Tamanoi, Fuyuhiko*

シリカナノ粒子は、標的薬を可能にするためにドラッグデリバリーシステムとして魅力的である。リスクを最小限に抑えるために、理想的には、薬物送達後体内でナノ粒子が分解する必要がある。しかし、シリカナノ粒子の生分解に関する研究は十分でない。本研究では、X線光電子分光と電界放射型走査電子顕微鏡を用いて、細胞中に見られるペプチドであるグルタチオンによるシリカナノ粒子の分解を調べた。我々の結果は間接的にグルタチオンがナノ粒子中のジスルフィド結合の減少(ナノ粒子の解離)を引き起こすことを示した。解離したナノ粒子は、特定の条件下で大きな楓葉形状の構造物を形成する。これらの対称構造の形成機構を検討した。

Organosilica nanoparticles are attractive for use as drug delivery systems for cancer therapy. Ideally, the nanoparticles need to degrade in the body after drug delivery to minimize their risk. However, the biodegradation of organosilica nanoparticles has not been thoroughly investigated. In this study, we used X-ray photoelectron spectroscopy and field-emission scanning electron microscopy to investigate the degradation of organosilica nanoparticles by glutathione, a peptide found in cells. Our results indirectly indicate that glutathione is able to reduce the disulfide bonds present in the network of one type of the nanoparticles, promoting dissociation of these nanoparticles. The dissociated nanoparticles form large maple leaf-shaped structures under certain conditions. We consider the formation mechanism of these symmetrical structures.

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