PEDOTベースの導電性ポリマーに電圧応答性ゲート付きメソポーラスシリカナノ粒子をグラフトした電気応答性フィルムを作製した

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J Control Release.2020 Jul;323:421-430. S0168-3659(20)30262-5. doi: 10.1016/j.jconrel.2020.04.048.Epub 2020-05-01.

PEDOTベースの導電性ポリマーに電圧応答性ゲート付きメソポーラスシリカナノ粒子をグラフトした電気応答性フィルムを作製した

Electro-responsive films containing voltage responsive gated mesoporous silica nanoparticles grafted onto PEDOT-based conducting polymer.

Alba García-Fernández
Beatriz Lozano-Torres
Juan F Blandez
Javier Monreal-Trigo
Juan Soto
Jorge E Collazos-Castro
Miguel Alcañiz
María D Marcos
Félix Sancenón
Ramón Martínez-Máñez

PMID: 32371265 DOI: 10.1016/j.jconrel.2020.04.048.

抄録

導電性ポリマーの特性や電気機械的特性、生体適合性などから、再生医療や組織工学の分野での応用が期待されています。しかし、導電性ポリマーは薬物放出材料としては理想的とは程遠い。この欠点を克服するためには、導電性ポリマーと、固有の高負荷容量を持つオンコマンドデリバリー粒子を組み合わせることが考えられる。このシナリオでは、電気化学的な刺激によってコマンドで送達されるカーゴを担持したゲート付きメソポーラスシリカナノ粒子（MSN）を含む導電性ポリマーを調製したことを報告する。MSNにはローダミンB（Rh B）が担持され、ポリ[(4-スチレンスルホン酸)-コ（マレイン酸）]をドープした導電性ポリマーであるポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)（PEDOT）に固定され、ビピリジニウム誘導体で官能化され、静電相互作用により細孔がヘパリン（P3）で覆われています。飽和カロメル電極(SCE)に-640mVの電圧を印加すると、P3は捕捉されたカーゴを放出する。ナノ粒子の細孔が開き、色素が放出されるのは、(i)グラフト化されたビピリジニウム誘導体が還元されること、(ii)導電性高分子電極が負の電位に分極され、正に帯電したヘパリンがナノ粒子表面から剥離することの両方が原因であると考えられた。生体適合性及び荷役放出性の研究は、HeLa細胞を用いて実施した。

The characteristics and electromechanical properties of conductive polymers together to their biocompatibility have boosted their application as a suitable tool in regenerative medicine and tissue engineering. However, conducting polymers as drug release materials are far from being ideal. A possibility to overcome this drawback is to combine conducting polymers with on-command delivery particles with inherent high-loading capacity. In this scenario, we report here the preparation of conduction polymers containing gated mesoporous silica nanoparticles (MSN) loaded with a cargo that is delivered on command by electro-chemical stimuli increasing the potential use of conducting polymers as controlled delivery systems. MSNs are loaded with Rhodamine B (Rh B), anchored to the conductive polymer poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) doped with poly[(4-styrenesulfonic acid)-co-(maleic acid)], functionalized with a bipyridinium derivative and pores are capped with heparin (P3) by electrostatic interactions. P3 releases the entrapped cargo after the application of -640 mV voltage versus the saturated calomel electrode (SCE). Pore opening in the nanoparticles and dye delivery is ascribed to both (i) the reduction of the grafted bipyridinium derivative and (ii) the polarization of the conducting polymer electrode to negative potentials that induce detachment of positively charged heparin from the surface of the nanoparticles. Biocompatibility and cargo release studies were carried out in HeLa cells cultures.