キトサンで加工したカルベノキソロンナノ粒子の放出制御と生物学的活性の向上

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Int. J. Biol. Macromol..2020 Jul;S0141-8130(20)33837-X. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.07.086.Epub 2020-07-14.

キトサンで加工したカルベノキソロンナノ粒子の放出制御と生物学的活性の向上

Controlled release and enhanced biological activity of chitosan-fabricated carbenoxolone nanoparticles.

Subhashini Bharathala
Rajni Singh
Pankaj Sharma

PMID: 32679335 DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.07.086.

抄録

ナノテクノロジーに基づく抗菌薬は、多剤耐性微生物と戦うためにその特性を高めるために開発されています。カルベノキソロン（CBX）は、甘草植物の天然物質の半合成誘導体であり、抗（炎症、真菌、ウイルス、微生物、線維化、癌）作用を有する。胃潰瘍の治療に使用されていますが、水性安定性が低く、バイオアベイラビリティーが低く、毒性があるため、その有用性は限られていました。抗菌活性を高め、細胞毒性を低減するために、天然の生分解性ポリマーであるキトサン（CS）を担体として使用し、生体適合性が高く、毒性がなく、静穏な抗菌性を有するナノフォーミュレーションを開発した。得られたCS-CBXナノ粒子(NP)の特性評価には、紫外-可視分光法,電子顕微鏡法,フーリエ変換赤外分光法を用いた。粒子の大きさは200nmで、表面電荷は+18.6mV、薬物カプセル化率は80%以上であった。薬物放出速度論は、ゼロオーダーの速度論に従って、36時間にわたって86％の放出が制御されていた。また、一般的な病原性グラム-ve菌および+ve菌や酵母に対する抗菌活性は2倍以上に増加し、同時にヒト肺腺癌（A549）細胞を用いた細胞毒性評価では4倍以上に減少した。本研究は、有望な抗菌剤としてのCS-CBX NPの肯定的な側面を示しており、多様な用途への薬剤の再配置を促進する可能性がある。

Nanotechnology based antimicrobial drugs are developed to enhance their properties to combat multidrug resistant microbes. Carbenoxolone (CBX) is a semi-synthetic derivate of a natural substance from the licorice plant, with anti- (inflammatory, fungal, viral, microbial, fibrotic and cancer) properties. Though used to treat gastric ulcers, its low aqueous stability, low bioavailability and toxicity limited the drug's utility. To enhance its antimicrobial activity and reduce cytotoxicity, a controlled release nanoformulation was developed using natural biodegradable polymer chitosan (CS) as a carrier which is biocompatible, nontoxic with placid antimicrobial property. UV-visible spectroscopy, electron microscopy, and Fourier transform infrared spectroscopy were used for characterization of the resultant CS-CBX nanoparticles (NPs). They were spherical with uniform dispersion, ~200 nm in size with surface charge of +18.6 mV and drug encapsulation of >80%. Drug release kinetics exhibited a controlled release of 86% over 36 h following zero order kinetics. The anti-microbial activity against common pathogenic Gram -ve and +ve bacteria and yeast increased ~2-fold with a concomitant 4-fold reduction in cytotoxicity assessed using human lung adeno carcinoma (A549) cells. This study demonstrates the affirmative aspects of CS-CBX NPs as a promising antibacterial agent and may facilitate repositioning of the drug for diverse applications.