Molecular gates in mesoporous bioactive glasses for the treatment of bone tumors and infection
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Este artículo es originalmente publicado en:
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Acta Biomater. 2017 Mar 1;50:114-126. doi: 10.1016/j.actbio.2016.12.025. Epub 2016 Dec 9.
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Copyright © 2016 Acta Materialia Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.
Abstract
Silica mesoporous nanomaterials have been proved to have meaningful application in biotechnology and biomedicine. Particularly, mesoporous bioactive glasses are recently gaining importance thanks to their bone regenerative properties. Moreover, the mesoporous nature of these materials makes them suitable for drug delivery applications, opening new lines in the field of bone therapies. In this work, we have developed innovative nanodevices based on the implementation of adenosine triphosphate (ATP) and ε-poly-l-lysine molecular gates using a mesoporous bioglass as an inorganic support. The systems have been previously proved to work properly with a fluorescence probe and subsequently with an antibiotic (levofloxacin) and an antitumoral drug (doxorubicin). The bioactivity of the prepared materials has also been tested, giving promising results. Finally, in vitro cell culture studies have been carried out; demonstrating that this gated devices can provide useful approaches for bone cancer and bone infection treatments.
STATEMENT OF SIGNIFICANCE:
Molecular-gated materials have recently been drawing attention due to their applications in fields as biomedicine and molecular recognition. For the first time as we are aware, we report herein a new enzymatic responsive molecular-gated device consisting in a mesoporous bioactive glass support implemented with two different molecular gates. Both controlled drug delivery properties and apatite-like phase formation ability of the device have been demonstrated, getting promising results. This approach opens up the possibility of developing new stimuli-responsive tailored bio-materials for bone cancer and infection treatments as well as regenerative bone grafts.
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KEYWORDS:
Biomaterials; Controlled release; Gated mesoporous bioactive glasses
Resumen
Se ha demostrado que los nanomateriales mesoporosos de sílice tienen una aplicación significativa en biotecnología y biomedicina. En particular, los cristales bioactivos mesoporosos están ganando importancia recientemente gracias a sus propiedades regenerativas óseas. Además, la naturaleza mesoporosa de estos materiales los hace adecuados para aplicaciones de administración de fármacos, abriendo nuevas líneas en el campo de las terapias óseas. En este trabajo hemos desarrollado innovadores nanodispositivos basados en la implementación de las puertas moleculares de adenosina trifosfato (ATP) y ε-poli-l-lisina usando un bioglass mesoporoso como soporte inorgánico. Se ha demostrado previamente que los sistemas funcionan correctamente con una sonda de fluorescencia y posteriormente con un antibiótico (levofloxacino) y un fármaco antitumoral (doxorrubicina). La bioactividad de los materiales preparados también ha sido probada, dando resultados prometedores. Finalmente, se han llevado a cabo estudios de cultivos celulares in vitro; Lo que demuestra que estos dispositivos bloqueados pueden proporcionar enfoques útiles para el cáncer de hueso y los tratamientos de infección ósea.
DECLARACIÓN DE SIGNIFICACIÓN:
Recientemente, los materiales de construcción molecular atrajeron la atención debido a sus aplicaciones en campos como la biomedicina y el reconocimiento molecular. Por primera vez, como se sabe, presentamos un nuevo dispositivo de respuesta molecular de respuesta enzimática que consiste en un soporte de vidrio bioactivo mesoporoso implementado con dos puertas moleculares diferentes. Se han demostrado tanto las propiedades controladas de administración de fármacos como la capacidad de formación de fase de tipo apatita del dispositivo, obteniendo resultados prometedores. Este enfoque abre la posibilidad de desarrollar nuevos estímulos sensibles a la medida bio-materiales para el cáncer de hueso y los tratamientos de infección, así como regenerativos injertos óseos.
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PALABRAS CLAVE:
Biomateriales; Liberacion controlada; cristales bioactivos mesoporosos cerradas
PMID: 27956362 DOI:
[PubMed – in process]
