Tenebrio molitor beetle과 borophene nanoflakes 상호 작용에 대한 생체 내 연구: hemocytes의 생존 가능성 및 짧은

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 11823(2023) 이 기사 인용

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그래핀 기반 재료 계열에는 2014년에 보로펜이라는 새로운 구성원이 추가되었습니다. 약물 전달로서의 실제 잠재력을 평가하기 위해 합성 경로에 대한 연구와 물리화학적 및 생물학적(특히 생체 내) 특성에 대한 실험적 연구가 여전히 강력하게 요구되고 있습니다. 체계. 2차원 보로펜 나노플레이크가 세포, 시스템 및 전체 동물 유기체에 미치는 영향은 지금까지 연구되지 않았습니다. 따라서 우리는 모델 유기체로서 Tenebrio molitor의 혈구와의 생체 적합성을 생체 내에서 조사했습니다. 단기 연구에 따르면 곤충당 0.5, 1 또는 2μg의 나노플레이크를 투여한 보로펜 나노플레이크는 혈세포독성을 유발하지 않는 것으로 나타났습니다. 나노플레이크에 노출된 혈구는 대조 혈구에서와 마찬가지로 형태, 접착성 및 사상족 형성 능력을 보여주었습니다. 상세한 연구에 따르면 보로펜 나노플레이크는 (i) 혈구에서 세포내 활성 산소종을 생성하고, (ii) 미토콘드리아 막 전위에 영향을 미치며, (iii) 식세포작용을 방해하지 않습니다. 따라서, 이 기여는 특별한 구조와 독특한 특성으로 인해 생물 의학 응용 분야에서 가장 유망한 재료 중 하나인 2차원 재료 그룹에 대한 새로운 생체 ​​내 통찰력을 제시합니다. 그러나 보로펜이 생체 적합하고 생물학적으로 안전하다는 것을 확인하려면 곤충과 다른 동물을 대상으로 한 장기적인 연구가 여전히 필요합니다.

0차원(0D), 1차원(1D), 2차원(2D), 3차원(3D) 등 다양한 형태학적 구조를 구별할 수 있는 나노물질의 개발이 최근 몇 년간 크게 증가했습니다. 가장 널리 사용되는 2D 구조인 그래핀은 이러한 2차원 구조에 많은 관심을 불러일으켰으며, 이는 전이금속 디칼코게나이드(TMD), 흑연질탄소(gCN), 육방정계 질화붕소(hBN), 흑린(BP) 등. 그래핀 옥사이드(GO) 형태의 그래핀은 약물 전달, 바이오이미징, 바이오센싱, 심지어 조직 공학 분야에서 폭넓은 응용 가능성을 가지고 있습니다1. 그러나 GO가 세포질과 세포핵에 들어가 세포 사멸을 유도하는 세포 독성을 유발한다는 것이 입증되었습니다. 게다가 신장과 폐 조직에도 축적되어 제거가 어렵습니다2,3,4. GO 양친매성 구조의 변화로 인해 GO가 감소하면 지질 분할이 어려워지고 용혈이 억제됩니다. 그래핀 기반 구조의 독성은 크기, 작용기 및 측면 크기에 크게 의존한다는 것이 분명합니다5. 생체내 독성 테스트는 또한 그래핀의 구조적 특성과 투여량 농도 및 살아있는 유기체로의 진입점 사이의 상관관계를 입증합니다. 그래핀 유도체와 달리 TMD는 인간 폐 상피 세포(A549)에 노출되었을 때 더 낮은 세포 독성을 나타냅니다. MoS2, WS2 및 WSe2는 고농도(200μg/mL)에서도 낮은 독성을 나타냈습니다6. 생쥐를 대상으로 진행된 생체 내 테스트에서는 MoS2가 생체 적합하며 종양 치료 요법에 사용될 수 있음이 나타났습니다7. MoS2는 생분해성 바이오센서로서의 호환성으로 인해 활용될 수도 있습니다8. 더욱이, 흑연 질화탄소의 ​​체외 생체 적합성에 대한 크기 의존적 연구는 10 nm와 160 nm가 생체 적합하다는 것을 입증했습니다. 그러나 20 nm 크기의 gCN은 가장 낮은 세포 생존율을 보였다. gCN은 대부분 핵 주변에 뭉쳐져 있지만 침투하지는 못했습니다9. 2D 계열의 또 다른 구성원인 육방정계 질화붕소(hBN)(직경 ~ 120nm)는 저선량에서도 폐 손상을 일으키지 않았습니다. 그러나 다른 기관에서는 복용량이 1600μg/kg일 때 폐, 간, 신장, 심장 또는 비장에 손상을 일으켰습니다10. BP는 화학요법에서 가혹한 약물에 대한 성공적인 대안으로도 활용될 수 있습니다. BP는 암세포(HepG2)를 죽이고 정상 세포(QSG-7701)와 생체적합성이 있는 것으로 나타났습니다. 따라서 BP는 덜 유해한 암 치료에서 무기 도구로 활용될 수 있습니다11. 다양한 요인(예: 측면 크기, 표면 특성, 표면의 기능 그룹 및 다양한 용량)이 2D 나노물질의 생체 적합성과 독성에 영향을 미친다는 것은 분명합니다. 그럼에도 불구하고 시험관 내 및 생체 내 실험 모두에서 2D 구조를 테스트하는 것이 중요합니다. 최근에 발견된 보로펜과 같은 2D 구성원은 잠재적인 생체 적합성 또는 독성에 대해 신중하게 조사되어야 합니다. 그러나 특히 생체 내 테스트와 관련하여 원시 형태의 보로펜 나노플레이크에 전념하는 연구를 위한 최신 기술의 여지가 여전히 남아 있습니다.