黒リン量子ドットを用いたナノビークルからの薬物放出を媒介とした慢性閉塞性肺疾患の効率的な治療法の開発

Mediated Drug Release from Nano-Vehicles by Black Phosphorus Quantum Dots for Efficient Therapy of Chronic Obstructive Pulmonary Disease.

• Zhibin Li
• Guanghong Luo
• Wei-Ping Hu
• Jian-Lan Hua
• Shengyong Geng
• Paul K Chu
• Jing Zhang
• Huaiyu Wang
• Xue-Feng Yu

抄録

慢性閉塞性肺疾患（COPD）は粘液層が粘り気を帯びている難治性疾患であり、粘液透過性を有するナノエージェントは薬物を治療的に送達する新たな方法を提供している。しかし、COPD治療の治療効果を高めるためには、ナノビークルからの薬物放出を最適化する必要がある。ここでは、黒リン量子ドット（BPQDs）とアミカシンを含むPEG化キトサンナノスフィア（PEG@CS/BPQDs-AM NPsと命名）を組み合わせています。ドラッグデリバリーシステムとして、PEGの親水性とCSの正電荷により、粘膜上皮に付着した粘液層を介してナノベヒクルが深く浸透します。さらに、内部のBPQDは急速に非毒性のPO 4-3と酸性のH +に分解され、それによってPEG化CSナノスフィアの解離を促進し、治療用AMの放出を促進し、最終的にはバイオフィルムの活力を衰弱させて根絶を容易にします。これらの結果から、BPQDsを介した薬物送達は、精密医療のための実現可能かつ望ましい戦略であり、COPDの臨床治療において非常に有望であることが明らかになった。

Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is an intractable disease involving a sticky mucus layer and nano-agents with the mucus-penetrating capability offer a new way to deliver drugs therapeutically.  However, drug release from nano-vehicles requires optimization in order to enhance the therapeutic effects of COPD therapy.  Herein, black phosphorus quantum dots (BPQDs) are combined with PEGylated chitosan nanospheres containing amikacin (designated as PEG@CS/BPQDs-AM NPs).  As a drug delivery system, the hydrophilicity of PEG and positive charge of CS facilitate deep penetration of nano-vehicles through the mucus layer adhering onto the mucous epithelium.  What's more, the interior BPQDs degrade rapidly into nontoxic PO 4 3-  and acidic H +  thereby promoting dissociation of PEGylated CS nanospheres, accelerating release of therapeutic AM, and eventually debilitating the vitality of biofilms for ease of eradication.  Our results reveal that drug delivery mediated by BPQDs is a feasible and desirable strategy for precision medicine and very promising in clinical therapy of COPD.

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