Cucurbituril-based supramolecular constructs for the diverse applications of nanomedicine

Kükürbitürillerin supramoleküler kimyası, farmasötik ilaç formülasyonu ve dağıtımı, biyo / tıbbi görüntüleme ve algılama, kanser tedavisi, doku mühendisliği, antibakteriyel / antiviral ajanların geliştirilmesi ve protein modifikasyonunu gibi uygulamaları da kapsayan ancak bunlarla sınırlı olmayan çeşitli nanotıp uygulamaları için hızla gelişmektedir. Eşsiz tanıma özellikleri ve düşük sitotoksisite sayesinde, kükürbitürllerin supramoleküler düzenekleri biyotıp görevleri için özellikle gelecek vaat etmektedir. Bu gelişmelerden ilham alınarak, üç adet çok işlevli, fotoaktif konjüge edilmiş bileşenler içeren, kükürbitüril tabanlı supramoleküler yapılar, antimikrobiyal ve antikanser fotodinamik terapi (PDT), bakterilerin inaktivasyonu için kombine PDT ve fototermal terapi (PTT), ilaç taşınımı ve hücresel görüntülemeyi içeren nanotıp uygulamalarında kullanılmak üzere hazırlanmıştır. Fotoaktif alkinlenmiş porfirin ve azid ile fonksiyonelleşmiş durdurucu gruptan oluşan kararlı rotaksan, isimsel olarak, [5]-rotaksan, 1,3-dipolar siklokatılma reaksiyonları yoluyla sentezlendi. Burada, kükürbit[6]üril (CB6) reaksiyon için hem makrosikle hem de kataliz görevi görür ve oluşan triazol halkasını kendi boşluğu içinde kapsül içine alır. [5]-rotaksan daha fazla araştırılmış ve sonuçlar, [5]-rotaksanın singlet oksijenleri de içeren reaktif oksijen türlerini (ROS), yüksek verimde üretme kabiliyetine sahip olduğunu ortaya koymuştur ve bu da onu uzun süre fizyolojik pH'da (7.4) sabit kalan ideal fotosensitizör yapar. Yukarıda belirtilen özelliklerin avantajları kullanılarak [5]-rotaksan, çok düşük akıda ve kısa süreli maruz zamanındaki görünür ışıkla bile tetiklebilen ROS üretimi aracılığıyla, Gram-negatif ve Gram-pozitif bakterilere karşı geniş spektrumlu antibakteriyel ajan olarak ve insan meme kanseri hücre hattına (MCF-7) karşı antikanser ajan olarak kullanılmıştır. [5]-rotaksanın, kükürbit[6] ile kompleksleşme üzerine karanlıkta ihmal edilebilir sitotoksisiteye sahip olduğu ve böylece kansere ve bakterilerin neden olduğu bulaşıcı hastalıklara karşı etkili PDT fırsatı sağladığı görülmüştür. Bir başka çok işlevli fotoaktif supramoleküler düzenek, bir tetrafenil porfirin çekirdeğine, reseptör olarak işlev gören dört kükürbit[7]üril molekülünün uygun bağlayıcılarla kovalent bağlantısı sonucu inşa edildi. Sadece ışıkta tetiklenen antibakteriyel özelliğine ek olarak, buradaki temel amaç, kemo ve fotodinamik kanser terapilerini birleştirerek, çalışmaya yenilik katmaktır. Kükürbit[7]ürillerin varlığı, antikanser ilacı, doksorubisin hidroklorür (DOX) ile konakçı konuk etkileşimlerini mümkün kılar ve bu sayede bu sistemin, ilaç moleküllerini taşıyarak, sinerjistik PDT ve kemoterapi için uygunluğu doğrulanmıştır. Son olarak, kükürbit[7]üril ile kaplanmış, kırmızı yayıcı konjüge oligomer (COL) ve altın nanopartiküllerden (Au-NP'ler) oluşan hibrid nanoparçacıklar (NP'ler) tek potlu sentetik yöntemle elde edildi. Bu hibrid NP'lerin yüksek fotostabilite, termal tersinirlik ve yüksek ROS üretim kapasitesine sahip olduğu bulundu. Bu özelliklerden faydalanarak, NP'lerin Gram-pozitif ve Gram-negatif bakterilere karşı kombine fotodinamik ve fototermal inhibe edici etkisi anlaşılmıştır. Ek olarak, bu NP'lerin kendinden floresan özellikleri sayesinde hücresel görüntüleme kabiliyeti gösterilmiştir ve bu özellik görüntü kılavuzlu PDT uygulamaları için kullanılabilir.