Suolaepätasapainoon perustuva endosomista vapautuminen: suolan lataaminen huokoiseen piihin

Abstract

Huokoisesta piistä (PSi) on tehty erittäin paljon tutkimusta. Näistä tutkimuksista suuri osa koskee huokoisen piin kykyä toimia lääkkeiden kantajamateriaalina. Puolimetallisesta piistä valmistetaan huokoista hyvin monella menetelmällä, joista yleisin on sähkökemiallinen anodisointi. Tällä menetelmällä piin huokosrakenne voidaan määrittää hyvin tarkasti halutunlaiseksi. Haluttuja ominaisuuksia lääkkeenkuljettimella ovat suuri ominaispinta-ala ja huokostilavuus, jotka mahdollistavat lääkeaineiden adsorboitumisen helpommin liukenevassa epäjärjestyneessä muodossa huokosrakenteeseen. Tärkeä syy huokoisen piin käyttöön lääkkeiden kuljetuksessa on myös sen hyväksi todettu bioyhteensopivuus ja vähäinen sytotoksisuus. Bioyhteensopivuutta edesautetaan tarkoituksenmukaisilla huokoisen piin pintakemioilla.

Lääkkeenkuljettimet päätyvät usein soluun päästessään solusyödyksi. Solu käynnistää tuntemattoman partikkelin havaitessaan endosytoosin ja muodostaa huokoisen piin ympärille rakkulan, josta voi kehittyä endosomi. Endosomin tehtävänä on hajoittaa tuntematon aine harmittomaksi tai poistaa se solusta käänteisellä solusyönnillä ja lääkeaineiden halutaan poistuvan ennen kuin näin käy. Endosomista poistumiseen on kehitetty lukuisia menetelmiä, joista yksi on protonipumppumenetelmä. Tässä menetelmässä endosomiin joutunut partikkeli sisältää pH-bufferoivaa materiaalia, mikä aiheuttaa solun ja endosomin välille ioniepätasapainon ja siten osmoottisen paineen. Osmoottinen paine kasvaa lopulta endosomissa niin isoksi, että rakkulan rakenne hajoaa.

Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää voiko huokoisen piin partikkeleita ladata MgCl2-suolalla, mittaamalla huokosista vapautuvan suolan aiheuttamaa johtavuuden nousua. Perimmäisenä tarkoituksena aiheuttaa edellämainittu endosomin hajoaminen suolaepätasapainon aiheuttaman osmoottisen paineen avulla. Tutkimuksessa käytettiin termisesti karbidoitua huokoista piitä (TCPSi), jonka on havaittu olevan hyvin bioyhteensopiva. TCPSi-partikkeli päällystettiin alhaisessa pH:ssa liukenevalla asetyloidulla dextraanilla (AcDEX), hallitun vapautumisen aikaansaamiseksi. Suolalatauksen lisäksi tutkittiin urean ja boorihapon vaikutusta johtavuuteen vapautuessaan TCPSi:n huokosista.

Suolalatauksista havaittiin ettei päällystymateriaali estä ionien liikkuvuutta ja haluttua hallittua johtavuuden nousua ei havaittu. Urean ja boorihapon mittauksissa ei puolestaan havaittu selkeitä tuloksia johtavuudessa mittalaitteiston tarkkuuden riittämättömyyden vuoksi. Jatkossa tutkimusta voisi laajentaa muihin pintakemioihin, suoloihin ja mahdollisesti tiiviimpiin päällystysaineisiin.