FeO/SiO/APTS上に担持されたCu(II)のシッフ塩基錯体の合成、キャラクタリゼーション、バイオメディカルへの応用、分子動力学シミュレーションと分子ドッキング

Synthesis, Characterization, Biomedical Application, Molecular Dynamic Simulation and Molecular Docking of Schiff Base Complex of Cu(II) Supported on FeO/SiO/APTS.

• Rahime Eshaghi Malekshah
• Bahareh Fahimirad
• Ali Khaleghian

抄録

序章:

過去数年の間に、致命的な疾患の存続や多発性薬剤耐性（MDR）の蔓延を克服するために、ナノベースの治療薬が有効な抗がん剤の候補となっています。

Introduction: Over the past several years, nano-based therapeutics were an effective cancer drug candidate in order to overcome the persistence of deadliest diseases and prevalence of multiple drug resistance (MDR).

方法:

本プログラムの主な目的は、(3-アミノプロピル)トリエトキシシランリンカーを用いた有機シラン修飾FeO/SiO/APTS(~NH)コア磁性ナノ複合体を、癌細胞への化学療法剤として設計することであった。このナノ粒子は、フーリエ変換赤外分光法(FT-IR),X線粉末回折法(XRD),電界放出走査電子顕微鏡法(FE-SEM),TEM,振動試料磁力計(VSM)を用いて特徴付けを行った。すべての分析は、ナノ粒子の合成が成功したことを裏付けるものであった。第二段階では、磁性ナノ粒子のすべての化合物を、K562（骨髄性白血病癌）に対する従来のMTTアッセイ、およびアネキシンV/PIおよびAO/EBによるアポトーシス試験を通じて、抗腫瘍剤として検証した。ナノ粒子の分子動力学シミュレーションをさらに実施し、その後、MM+、半経験的（AM1）およびAbInitio（STO-3G）、ForciteGemo Opt、Forcite Dynamics、Forcite EnergyおよびCASTEPを用いて、Materials studio 2017で最適化を行った。

Methods: The main objective of our program was to design organosilane-modified FeO/SiO/APTS(~NH) core magnetic nanocomposites with functionalized copper-Schiff base complex through the use of (3-aminopropyl)triethoxysilane linker as chemotherapeutics to cancer cells. The nanoparticles were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray powder diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), TEM, and vibrating sample magnetometer (VSM) techniques. All analyses corroborated the successful synthesis of the nanoparticles. In the second step, all compounds of magnetic nanoparticles were validated as antitumor drugs through the conventional MTT assay against K562 (myelogenous leukemia cancer) and apoptosis study by Annexin V/PI and AO/EB. The molecular dynamic simulations of nanoparticles were further carried out; afterwards, the optimization was performed using MM+, semi-empirical (AM1) and Ab Initio (STO-3G), ForciteGemo Opt, Forcite Dynamics, Forcite Energy and CASTEP in Materials studio 2017.

結果:

その結果、FeO/SiO/APTSナノ粒子の表面を2-ヒドロキシ-3-メトキシベンズアルデヒドをシッフ塩基として修飾した後、Cu(II)錯体で修飾すると、抗癌活性がほとんど低下しないことがわかった。アネキシンV/PI及びAO/EB染色細胞核によるアポトーシス研究を行った結果、マグネタイトコア上のFeOシェルの厚さを増加させると、ナノ粒子のアポトーシス率が増加することがわかった。合成した化合物のドッキング研究は、AutoDock 1.5.6 (The Scripps Research Institute, La Jolla, CA, USA)を介してDNAとトポイソメラーゼIIに対して実施した。

Results: The results showed that the anti-cancer activity was barely reduced after modifying the surface of the FeO/SiO/APTS nanoparticles with 2-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde as Schiff base and then Cu(II) complex. The apoptosis study by Annexin V/PI and AO/EB stained cell nuclei was performed that apoptosis percentage of the nanoparticles increased upon increasing the thickness of FeO shell on the magnetite core. The docking studies of the synthesized compounds were conducted towards the DNA and Topoisomerase II via AutoDock 1.5.6 (The Scripps Research Institute, La Jolla, CA, USA).

結論:

生物学的活動と計算モデリングの結果、ナノ粒子が癌治療における標的薬物送達システムであることを実証した。

Conclusion: Results of biology activities and computational modeling demonstrate that nanoparticles were targeted drug delivery system in cancer treatment.

© 2020 Eshaghi Malekshah et al.