طراحی و ترکیب نانوکامپوزیت های نوین کارآمد fe3o4@mcm-41/hap/aptes و cmc/mmt/hap برای دارورسانی رهایش کنترل شده: تحویل هدفمند تری پاراتاید در مهندسی بافت استخوان

رویکرد تحویل دارو در مهندسی بافت استخوان به دلیل آناتومی پیچیده استخوان و نیز محدودیت های دارورسانی با چالش هایی روبرو است. در پاسخ، نانوکامپوزیت های جدید و کارآمد پاسخگو بهph ، شامل نانوذرات مگنتیت(fe3o4)، ترکیب موبیل ماده شماره 41(mcm-41)، هیدروکسی آپاتیت(hap)، 3-آمینو پروپیل (تری اتوکسی سیلان(aptes)، کربوکسی متیل سلولوز(cmc) و مونت موریلونیت(mmt)، (fe3o4@mcm-41/hap/aptes)]و هیدروژل[(cmc/mmt/hap)  برای تحویل دقیق تری پاراتید (pth (1-34 با هدف افزایش حلالیت، پایداری دارو و رهایش کنترل شده توسعه یافته است که جهت کاهش عوارض جانبی، نگرانی‌های ایمنی و ناراحتی ناشی از تزریق‌های مکرر بالقوه اند. نانوکامپوزیت‌ها از طریق فنون تحلیلی مختلف، از جمله پراش پرتو ایکس (xrd)، طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (ft-ir)، تجزیه و تحلیل پتانسیل زتا، پراکندگی دینامیک نور (dls) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیلی میدانی(fe-sem)، مورد بررسی قرار گرفتند. قطر بلوری متوسط نانوکامپوزیت ها به ترتیب  4 ± 27.6 و  1.4 ± 29.2 نانومتر از رابطه شرر محاسبه شد و اندازه قطر هیدرودینامیکی به ترتیب 8.3 ± 417.023 و 3.8 ± 193.48 نانومتر و بار سطحی پایداربه ترتیب31- و40- میلی ولت را نشان دادند. علاوه بر این، بازده بارگذاری و گیر افتادن به ترتیب 37% و 90% برای نانوکامپوزیت اول و  38% و 82%  برای نانو کامپوزیت دوم تعیین شد. آزمایش‌های انتشار دارو با استفاده از روش دیالیز همراه با تحلیل کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (hplc)، الگوی رهش پایدار را نشان دادند. با کاهش ph  از 7.4 به 5.6، افزایش متناظر در انتشار دارو وجود داشت. نتایج مطالعه ‌سینتیک‌ رهایش‌ دارو ‌از ‌مدل ‌هیگوچی ‌پیروی کرد‌‌‌ که‌ کاملا با ویژگی‌های هدف آزادسازی ‌نانوحامل‌‌ها و‌داروی‌ تری‌پاراتاید‌ مطابقت ‌داشت و حفظ یکپارچگی نانو حامل را تایید کرد. نتایج تست سمیت سلولی طی 24 ساعت روی رده سلولی nih3t3  نه تنها هیچ سمیتی را نشان نداد بلکه اثر تکثیر و تمایز سلولی را ثبت کرد که این مشاهدات در مورد رده سلولی saos-2 کنترل و محدود شد.  بر اساس این یافته ها، نانوکامپوزیت های طراحی و ساخته شده با بیشترین تاثیر اجزا در بازسازی بافت استخوان، به عنوان یک سیستم دارورسانی، رویکردی بسیار کارآمد و زیست سازگار را برای افزایش اثربخشی درمانی ارائه و در نتیجه بر محدودیت‌های مرتبط با تحویل دارو غلبه می‌کنند.

design and synthesis of efficient new nanocomposites fe3o4@mcm-41/hap/aptes and cmc/mmt/hap for controlled release drug delivery: targeted delivery of teriparatide in bone tissue engineering

the drug delivery approach in bone tissue engineering faces unique challenges due to the complex anatomy of bone and the limitations of drug delivery. in response, new ph-responsive nanocomposites, including magnetite nanoparticles (fe3o4), mobil composition no. 41 (mcm-41), hydroxyapatite (hap), 3-aminopropyltriethoxysilane (aptes), carboxymethyl cellulose (cmc), and montmorillonite (mmt) [(fe3o4@mcm-41/hap/aptes)] and hydrogel [(cmc/mmt/hap)], have been developed for accurate delivery of teriparatide (pth (1-34)) with the aim of increasing solubility, drug stability, and controlled release. these nanocomposites provide an efficient injectable dosing regimen that eliminates the side effects, safety concerns, and discomfort associated with repeated injections. nanocomposites were characterized by various analytical techniques, including x-ray diffraction (xrd), fourier-transform infrared spectroscopy (ft-ir), zeta potential analysis, dynamic light scattering (dls), and field emission scanning electron microscopy (fe-sem). the average crystal diameter of the nanocomposites was calculated as 27.6 ± 4 and 29.2 ± 1.4 nm, respectively, from scherer’s equation, and the drug-loaded nanocarriers had a hydrodynamic diameter of 417.023 ± 8.3 and 193.48 ± 3.8 nm, respectively, and a stable surface charge of -31 and -40 mv, respectively. in addition, the efficiency of loading and entrapment was determined to be 37% and 90% for the first nanocomposite and 38% and 82% for the second nanocomposite, respectively. drug release experiments using the dialysis method combined with high-performance liquid chromatography (hplc) analysis showed a sustained release pattern. as ph decreased from 7.4 to 5.6, there was a corresponding increase in drug release. the results of the study of drug release kinetics followed the higuchi model, which fully corresponded to the characteristics of the release target of the nanocarriers and teriparatide drug, and confirmed the preservation of the integrity of the nanocarrier. the results of the cytotoxicity test within 24 hours on the nih3t3 cell line not only showed no toxicity but also recorded the effect of cell proliferation and differentiation, which was controlled and limited in the case of the saos-2 cell line. based on these findings, nanocomposites designed and manufactured with the greatest impact of components in bone tissue regeneration, as a drug delivery system, provide a very efficient approach to increase therapeutic effectiveness and thus overcome the limitations associated with drug delivery.