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Jun 14, 2023

生物医学用途向けの新規ナノバイオ複合材料としての葉酸とシルクフィブロインを含む機能化酸化グラフェンナノシート

Scientific Reports volume 12、記事番号: 6205 (2022) この記事を引用 3126 アクセス 10 引用 9 Altmetric Metrics 詳細 この論文では、新しい酸化グラフェン-葉酸/シルクフィブロイン

Scientific Reports volume 12、記事番号: 6205 (2022) この記事を引用

3126 アクセス

10 件の引用

9 オルトメトリック

メトリクスの詳細

この論文では、新しい酸化グラフェン-葉酸/シルクフィブロイン (GO-FA/SF) ナノバイオ複合足場が、手頃な価格で毒性のない材料を使用して設計および製造されました。 GO はハンマー法を使用して合成され、FA で共有結合的に官能化され、凍結乾燥プロセスによって抽出された SF と容易に結合しました。 足場の特性評価には、フーリエ変換赤外 (FT-IR)、電界放射型走査型電子顕微鏡 (FE-SEM)、エネルギー分散型 X 線 (EDX)、熱重量分析 (TGA) などのいくつかの技術が使用されました。 細胞生存率法、溶血、および抗バイオフィルムアッセイを実施し、ナノバイオ複合材料の生物学的能力を調査しました。 細胞生存率は、24、48、72 時間でそれぞれ 96.67、96.35、97.23% であり、溶血効果は 10% 未満でした。 さらに、このナノバイオコンポジットは緑膿菌バイオフィルムの形成を防止し、抗菌活性があることが示されました。

グラフェンは、大きな表面積を持ち六角形に配置された炭素原子の 2D 層状構造であり、過去数十年にわたって広範囲に研究されてきました。 その独特の化学的特性により、多大な関心が寄せられています1、2、3、4、5。 グラフェンは、その炭素プラットフォームを構造的に修飾および官能化して、グラフェン ナノシート、酸化グラフェン (GO)、還元酸化グラフェン (rGO) などの類似製品を生成することができます6。 Hummers 法によれば、黒鉛は過マンガン酸カリウムや濃硫酸などの強力な酸化剤と反応して GO と呼ばれる黄色のコロイド分散液を生成するため、GO は黒鉛の酸化生成物であると言えます7。 グラフェンの最終構造と化学的特性、およびその合成方法と酸化度の間には直接的な関係があります8,9。 GO とグラフェンには類似点と相違点があります。 どちらも炭素原子のハニカム格子がσ結合で結合した層状構造を持ち、炭素原子のπ軌道が格子を介して非局在化した電子ネットワークを形成します。 グラフェンとは異なり、GO の表面にはエポキシド、アルコール、ケトンカルボニル、カルボキシル基などの酸素含有官能基が存在し 10、11、12、極性間の水素結合の形成により GO を水性媒体中に分散させることができます。官能基と水分子13,14。 さらに、水での加工性、細菌増殖の抑制効果、蛍光消光能力、容易な拡張性、安価な合成、安定したコロイド懸濁液の調製能力などのユニークな特性により、GO はさまざまな用途の潜在的な候補となっています 15、16、17、18。 19、20、21、22、23、24。 GO およびその誘導体のバイオアプリケーションには、pH 依存性ドラッグデリバリー、バイオセンシング、バイオイメージング、骨および皮膚の組織工学など、幅広い分野があります 25,26,27,28,29,30,31,32。

GO は、ポリマー、タンパク質、ビタミンなどの合成または天然材料と組み合わせることで、引張強度、弾性、導電性などの欠陥を改善できます。 水溶性ビタミンである葉酸 (FA) は、その低コスト、生物学的媒体中での適合性、および非毒性 37 により、イメージング システム 33,34、治療薬 35、薬物担体 36 などの潜在的な生体用途を持つ生体材料で一般的に使用されています 37 。 アミド化を介した FA の GO プラットフォームへの結合により、バイオセンサーから、乳がん、卵巣がん、肺がん、結腸がんなどのがん治療のための治療薬の標的送達まで、幅広い用途に使用できる生体適合性材料の調製が可能になりました 38,39,40。

カイコのシルクフィブロイン（SF）は、フィブロインとセリシンからなるよく知られた天然タンパク質です。 1 つ目はシルク繊維を構造的に構築し、2 つ目は接着剤として機能し、フィブロイン繊維を結合します 41。 SF は何世紀にもわたって縫合糸として使用されてきましたが、今日では、優れた機械的強度、弾性、生体適合性、生分解性を備えているため、組織工学用の生体材料および足場の潜在的な候補とみなされています 42,43,44。 他のタンパク質と比較して、シルクは、感染リスクが低い、加工コストが低い、単離と精製が容易である、大規模な入手可能性、優れた機械的特性、生分解性、そして何よりも、保存しながら機能修飾するための容易にアクセスできる化学基の存在などの優位性を持っています。その有利な固有の特性45、46、47、48、49。