New Approach in Ulcer Prevention and Wound Healing Treatment using Doxycycline and Amoxicillin/LDH Nanocomposites

図1AはLDH、ドキシサイクリンおよびドキシサイクリン/LDHのXRDパターンを示しています。 XRDの結果は、ICDDカード番号(00-048-0601)18に相対するLDHの構造を確認するものである。 平均結晶子サイズ (L) は Debye-Scherer の式,L = kλ/Bcosθ,k は形状係数,B は半値幅,λ は X 線波長,θ はブラッグ回折角で算出した. Mg-Al LDHは空間群R-3m、単位胞パラメーターa = b = 3.04 Å、c = 23.5 Åの菱面体結晶構造であり、基底面(003)と(006)、および(015)と(018)面の広がりからLDHの層状構造を確認することが出来た。 結晶子サイズは16.441 nmであった。 ドキシサイクリン/LDHのすべてのピークは、LDHの回折パターンと類似しており、担持後の構造の安定性を確認した。 図1Bは、すべてのパターンがアモキシシリン-LDHのよく結晶化したハイドロタルサイト様相の形成を示していることを示している。 興味深いことに、DOX/LDHとAMOX/LDHの場合、DOXとAMOXを担持した後の底面間隔のギャップはそれぞれ0.112と0.419 Åであった。 この結果から,d スペーシングの変化は非常に小さく,DOX または AMOX は Mg-Al/LDH 層間への浸透性が低いことが示唆された19。 したがって、XRDパターンの変化は、薬物が正のLDHの表面に吸着していることを間接的に示す証拠となる。 また、大気中のCO2による汚染はなく、EDAXでも確認された。

Figure 1
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(A) ICCD, Mg-Al/LDH, Doxycycline and Doxycycline/LDH の XRD pattern. (B) ICCDカード番号(00-048-0601), Mg-Al/LDH, Amoxicillin, Amoxicillin-LDH.のXRDパターン。 (C) Mg Al LDH、Doxycycline、Doxycycline -LDH の FTIR スペクトル。 (D)MgAlLDH、アモキシシリン、アモキシシリン-LDHのFTIRスペクトル

図1(C,D)のように、Mg-Al/LDH、アモキシシリン/LDH、ドキシシリン/LDHナノコンポジット構造を推測しFT-IRスペクトルを調査しました。 Mg-Al-NO3 LDHの化学結合は、622 cm-1を中心としたM-O-M振動に起因するバンドによって同定された20,21。 このバンドはM-O-H屈曲に関連するバンド21と同様に、ブルッカイト様層における酸素金属イオンの並進運動が関与している22,23。 3441 cm-1 の強いブロードバンドは、ブルッカイト様層中のOH基のH結合の伸縮振動(ν O-H)に関連している21。 また、層間中のH2O分子の屈曲振動(δH2O)が1638cm-1に現れた20。

興味深いことに、図1C,Dは、Mg-Al LDH/AMOXおよびMg-Al LDH/DOXYコンポジットのスペクトルにおいてAMOXおよびDOXYの重要なバンドの存在を示し、Mg-Al LDHホストにおいて薬物がうまく担持されていることを示していた24,25。 また、1381 cm-1 にある NO3 ピークの強度が減少しており、抗生物質によって硝酸アニオンが交換されたことが示された24。 さらに、いくつかのピークは新しい値にシフトした。例えば、1381 cm-1 の NO3 基のピークは 1375 cm-1 にシフトし、1775 cm-1 の AMOX の COO-のカルボニル基 C=O 伸縮振動に関するピークなどは、Mg-Al LDH/AMOX ナノコンポジットで消滅し、担持プロセスが確認された。

Mg-Al/LDHの形態をFESEM画像で調べたところ、図2に示すように、すべての層が板状の形態で集まっており、XRDの結果を支持するものであった。 This is due to the slowness of the homogeneity and nucleation processes.

Figure 2
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(A,B) FESEM of Mg-Al LDH.

The HRTEM micrographs presented further confirmation on the observations of XRD, In Fig. 3A,B, the HRTEM images showed the layered structures Mg-Al/LDH. While in Fig. 3C,D show Mg-Al/LDH after loading Doxycycline and finally Fig. 3E,F show Amoxicillin drugs on Mg-Al/LDH. The layered structure appeared, therefore the LDH structure is stable after drug loading. The Selected Area Electron Diffraction (SAED) pattern assumed the good crystallinity of LDHs.

Figure 3
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HRTEM of (A,B) Mg-Al LDH, (C,D) Doxycycline –LDH, and (E,F) Amoxicillin–LDH.

動的光散乱法で求めた、異なるpH値でのMg-Al/LDH、ドキシサイクリン/LDH、アモキシシリン/LDHのZ平均径と電位を表1に記載した。 ドキシサイクリン/LDHとアモキシシリン/LDHの直径はそれぞれ723.1 nmと1217.8 nmであり,Mg-Al/LDHの直径より大きい。 この相違は,LDHの表面にアモキシシリンとドキシサイクリンが吸着していることに起因すると考えられる。 Mg-Al/LDH, doxycycline/LDH, amoxicillin/LDHの異なるpH値における最適化されたゼータ電位をTable 1に示す。 異なるpH値におけるMg-Al/LDHの正のゼータ電位は、LDHの性質に起因するものである。 AMOX/LDHとDOX/LDHは純粋なLDHと比較してゼータ電位が減少した。 これは、AMOXとDOXが広く成功したナノコンポジット製剤であることを反映しています26

Table 1 Zeta potential and particle size of Mg-Al LDH values at different pH for Doxycycline-LDHとAmoxicillin-LDH.

表(2および3)のデータは、DOX/LDHおよびAMOX/LDHナノ複合体のマウスにおける経口投与後の急性毒性試験の結果を示すものです。 DOX/LDHおよびAMOX/LDHナノコンポジット投与後、震え、急速な呼吸、弓状の背中、痙攣、昏睡のような病気で毒性の症状が観察され、その後、死亡した。 DOX/LDHナノコンポジットでは、AMOX/LDHの1100 mg/kg b.wt.に比べ、600 mg/kg b.wt.で死亡確率が開始されることが分かった。 LD50はDOX/LDHで1100 mg/kg b.w.、AMOX/LDHで1210 mg/kg b.w.、100%の死亡率(LD100)は両方のナノコンポジットでそれぞれ1600と1500 mg/kg b.w. の用量で達成されたと算出された。

Table 2 DOX/LDHのLD50の決定(n = 5)マウスに経口投与した後、DOX/LDHのLD50を決定。
Table 3 AMOX/LDHのマウス(n = 5)の経口投与後のLD50を決定すること。

本研究における潰瘍治療の評価として、DOX/LDHナノ複合体およびAMOX/LDHナノ複合体のLD50値をそれぞれ1/200および1/30とみなしました。 両ナノコンポジットの毒性試験はマウスで行われ、創傷・ 潰瘍への応用はラットで行われたが、ラットとマウスの LD50 に は有意差は認められなかった。 多くの研究で、ラットの治療量はマウスの治療量とほぼ同等ですが、毒性量はというと、かなりの部分で差があります。 マウスを使った急性毒性試験で、最も安全な治療用量を決定すれば、その用量がラットにとって十分安全であることは間違いありません。 ラットの場合、マウスと比較して最適な治療用量を選択するためには、投与量を若干(例えば±5%程度)調整する必要がありますが、それは一部のケースに限られ、また異なるものではありません。

表2、表3に示すように、LD50と薬物量の増加に伴い、毒性は増加したことが確認されました。 また,試験的に最初にこれらの用量を選択し,得られた結果をもとにLD50を算出した。 なお、アモキシシリンとドキシサイクリンの投与量は、過去の文献35,36に基づき、同じ投与量とした。 活性薬剤成分(AMOXまたはDOXのみ)の投与量は以下の通りである。アモキシシリン担持NPまたはアモキシシリン粉末を、8時間絶食したSDラット(250~300 g、各群6匹)にアモキシシリン40 mg/kg35を経口投与した。 ドキシサイクリンの投与量はLD50に従って選択し、以前の研究でドキシサイクリンのpHが約3.3、投与量が5 mg/kg b.wt.36であると報告されているものに従い、ドキシサイクリンの投与量を決定した。.

DOX/LDH(G4)およびAMOX/LDH(G2)ナノコンポジット軟膏の局所適用を受けたラットは、創傷治癒パーセントおよび4時の創傷閉鎖サイズに有意な増加を示した(p < 0.001, p < 0.00), 8 (p < 0.00), 9 (p < 0.001、p < 0.001),12 日(p < 0.001, p < 0.00),16 日(p < 0.001) となりました。001、p < 0.001)、DOX/LDHとAMOX/LDHではそれぞれ局所投与による創部への影響が非処置対照群と比較されました。 また、G3(AMOX)、G5(DOX)、G6(標準)、G7(Mg AL)において、創傷治癒活性が4で有意に増加することが明らかになった(p < 0.5, p < 0.001, p < 0.00, p 0.001、p < 0.5) 、8日(p < 0.001) 、12日(p < 0.001) 、16日(p < 0.001) それぞれ非処理の対照群に比べ投与日数が多かった。 G3、G5、G6、G7間では有意な変動は見られなかった。 G2及びG4では、対照群G3、G5、G6及びG7以外の他の群と比較して、創傷閉鎖率の有意な増加が示された(表4)、(図4)及び(図表1)。 DOX/LDH(G4)、AMOX/LDH(G2)ナノコンポジットおよびG6(標準)では、18日後に完全治癒したのに対し、他のグループでは完全治癒まで24日かかった。

Table 4 DOX/LDH および AMOX/LDH ナノコンポジットの創傷治癒活性(ラットを対象に). (n = 6).
Figure 4
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G1(CNT)創傷治癒活性を有するもの。 ラット(n = 6)のG2(AMOX/LDH)、G3(AMOX)、G4(DOX/LDH)、G5(DOX)、G6(標準)、G7(Mg AL)、投与日数ゼロ、4、8、12、16日目における。

異なる処理の皮膚標本の病理組織学的調査により、AMOX/LDHおよびDOX/LDHナノコンポジットは、正常な上皮形成と血管系で完全に傷を治癒することが明らかになりました。 さらに、同じ治癒活性が標準群にも現れたが、これらの2群より効率は低かった。 一方、AMOX、DOX、Mg/Al、コントロールの他のグループは、鬱血と上皮の破裂を伴う完全な創傷治癒を示した(Fig. 5)。

Figure 5
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Histopathological investigation of the different treatments on Skin wound showed complete epithelial healing with normal vasculature and cellular infiltration.The different treatment was the different treatment of skin wound, which is the other other group of the other group of AMOX, DOX, Mg/Al and control has been completely healing. アモキシシリンとドキシサイクリン群では、うっ血を伴う上皮の完全治癒を示し、標準群では正常な上皮の形成を示したが、対照群とMg/Alでは上皮表面に重度の損傷を示した。

24時間絶食ラットにバイオテクノロジーの絶対エタノール98.9%を経口投与すると、他の投与群に比べ無処理群で高い潰瘍指数(P < 0.00)が誘発されました。 DOX/LDH (p < 0.000) と AMOX/LDH (p < 0.000) で前処置した群では、無処置の群に比べ潰瘍指数が有意に減少し高い保護率が観察されました。 また、Ranitidine®を投与した標準群では、対照群と比較して潰瘍指数が有意に減少しました(p< 0.000)。 AMOX/LDH(G2)投与ラット(p > 0.05)、DOX/LDH(G4)投与ラット(p > 0.05)、AMOX(G3)(p > 0.05)、標準群(G6)(p > 0.05)であった。05)、一方、DOX(G5)(p< 0.05)、Mg-Al(G7)(p< 0.05)と比較すると有意差はなかったが、有意差が明らかにされた。 これら2つのグループG5 (p > 0.05) とG7 (p > 0.05) は互いに有意差はないが無処置対照群と有意差があることが確認された。

Table 5 DOX/LDH および AMOX/LDH ナノコンポジットのラットにおける抗潰瘍性効果。 (n = 6).
Figure 6
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Anti-Ulcerogenic effect of G1 (CNT), G2 (AMOX/LDH), G3 (AMOX), G4 (DOX/LDH), G5 (DOX), G6 (standard), and G7 (Mg AL) in rats. (n = 6).

Histopathological investigation into the different treatments of the stomach revealed good gastric and mucosal protection with normal structure in the DOX/LDH, AMOX/LDH, Standard and Mg/Al, while deep gastric ulcer was observed in DOX, AMOX. and the Control Groups (Fig. 7).

Figure 7
figure7

Histopathological studies of the different treatment on stomach’s Ulcer in rats. (n = 3). Both AMOX/LDH and DOX/LDH revealed normal gastric structure with complete gastric protection from ulcer. アモキシシリン、ドキシサイクリン、Control群では、高い鬱血を伴う重度の粘膜損傷を示した。 標準群およびMg/Al群では、正常な構造を有し、良好な粘膜保護効果を示した。

速いクリアランスと代謝、生体液での不安定性、高用量、全身性の副作用と作用部位への到達の限界は抗菌使用の大きな欠点です37。 ナノテクノロジーを利用したドラッグデリバリーシステムは、薬物の治療効果を高め、アクティブまたはパッシブなターゲティング、放出制御、全身的な薬物の副作用を排除するために、現在非常に重要なモデルとなっている38。 我々の知る限り、ドキシサイクリンとアモキシシリンは、ヒトと動物の複数の疾患の治療に一般的に使用されている広域抗菌薬であるにもかかわらず。 このような薬物を層状複水酸化物(LDH)ナノコンポジットに担持させ、新規用途を開拓する研究はこれまで行われていない。 同様に、DOX/LDH または AMOX/LDH ナノコンポジット の創傷治癒活性や潰瘍治療に関するデータも過去にありません。 この研究の計画には、次のような2つの主要なターゲットが含まれていました。 ドキシサイクリンとアモキシシリンをMg/Al LDHに導入し、抗菌性ナノコンポジットとすること、また、その急性毒性を調べるとともに、in vivoでの創傷治癒や潰瘍治療の可能性を検討した。

層状複水酸化物(LDH)は、その安全性と低毒性から、薬理学の分野で薬物送達システムの新しいモデルとして大きな意義を示しました38。

急性毒性試験では、LD50は、DOX/LDHおよびAMOX/LDHナノ複合体の両方の急性毒性を測定するために使用されました。 DOX/LDHナノコンポジットでは、600 mg/kg b.wt.からマウスに毒性症状および死亡が見られ、1600 mg/kg b.wt.で最大死亡率(LD100)に達しました。 一方、AMOX/LDH ナノコンポジットでは、1000 mg/kg b.wt. から死亡率が始まり、1500 mg/kg b.wt. で最大死亡率(LD100)に到達した。 DOX/LDHのLD50は1100、AMOX/LDHのLD50は1210であり、両者とも安全な薬剤であると考えられる。 DOX/LDHおよびAMOX/LDHを投与したマウスは,通常投与で毒性症状および死亡率は認められず,使用上の安全性が示された。 LD50値が1000 mg/kg b.wt.の薬物または材料。 |したがって,DOX/LDH,AMOX/LDHはいずれも安全な薬剤であると考えられる。 同様に、マグネシウムまたはアルミニウムをベースとする LDH は、他の LDH タイプと比較して、薬物送達のための最も安全なナノ材料であり、最も毒性が低いと考えられている40。 したがって、LDHは、薬物送達システム、またはタンパク質や遺伝子などの他の物質のためのナノ材料キャリアとして広く使用されています41。

ナノテクノロジーは、創傷治癒治療の改善において大きな適切性を示しています。

ナノテクノロジーは、創傷治癒の治療法を改善するのに非常に適しています。ナノメータースケールは、高度な医療技術や多機能ナノキャリアの復活標的効率で使用するための新しい材料の進化への道を開きました。 ナノ粒子やナノ層に低分子薬剤を組み込むことで、その安全性、バイオアベイラビリティ、効率性を調整することができるかもしれない42。

創傷治癒は、効率的な創傷処理とケアが必要な、依然として困難な臨床問題である。 さらに、創傷や組織の効果的な修復は、21世紀の主要なヘルスケアと生物医学の課題である。 そのため、創傷治癒を促進し、創傷の完治までの期間を短縮する方法や薬剤を探索することは、非常に重要な治療法であると考えられます。 そこで、病理組織学的所見に加え、22日間の創傷治癒活性の割合と創傷の閉鎖サイズを創傷治癒活性の指標として用いた。 DOX/LDHナノコンポジットもAMOX/LDHナノコンポジットと同様に、局所適用後、短時間で創傷治癒が完了し、遊離薬剤単独や無処置群よりも良好な結果を示した。 同様に、DOX、AMOX、LDH(Mg/Al)および標準グループは良好な治癒活性を示したが、DOX/LDHおよびAMOX/LDHナノコンポジット軟膏よりも長い時間での治癒が認められた。 DOX/LDHおよびAMOX/LDHナノコンポジット軟膏の良好な治癒活性は、抗菌剤を運ぶナノ材料の優れた創傷浸透力に起因するものと考えられる。 傷が治らない主な原因は細菌感染である44 。そのため、グラム陽性およびグラム陰性細菌に対する広域抗生物質であるDoxycyclineとAmoxicillinがLDHナノ材料への担持に使用される。 ブドウ球菌は、創傷感染の大部分を引き起こす最も一般的な細菌性病原体の1つであり、院内感染の主な原因の1つと考えられています。 抗菌力の弱い薬剤や侵入力の弱い薬剤は、菌血症、敗血症、毒素性ショック症候群を引き起こす可能性がある45。

病理組織学的所見では、アモキシシリンとドキシサイクリンのナノコンポジットが、特に皮膚が薄い動物(マウス、ラット)にとって、速い創傷閉鎖に非常に重要である急速な収縮を示したことが示されました。

ナノ粒子は、その大きな表面対体積比により、薬物などのキャリア材料の活性を向上させました。 その上、LDHナノ層を使用すると、ドキシサイクリンとアモキシシリンの抗菌活性の有効性が増加する47。 LDHのマグネシウムイオンとアルミニウムイオンは、ともに抗菌活性を持ち、ROS(活性酸素)のフリーラジカルスカベンジャーとして作用する。 さらに、酸化ストレスは、活性酸素の産生を増加させ、創傷治癒に関与する細胞プロセスを延期させる。

粘膜の傷が治らない主な原因は、胃腸潰瘍(GIU)につながる細菌感染で、世界中の大人と子供に主にヘリコバクター・ピロリ菌が原因で起こります。 ピロリ菌は胃粘膜の下に生息し、胃の上皮を支えているため、十分な濃度の抗生物質で治療ができないことが原因です5。 抗生物質を担持したナノ粒子は、その小さな粒子が胃粘膜に効率よく付着し、そこに生息する細菌によく作用するため、胃腸の感染症に有効であることが示されていた7。 その上で、DOX/LDHおよびAMOX/LDHナノコンポジット投与群は、いずれも投与7日後に潰瘍指数または誘発潰瘍の重症度の有意な減少を示した。 潰瘍の誘発が減少したのは、Mg/Al-LDHナノ材料のサイズが小さいため、完璧に接着し、後に抗生物質の放出を制御できることに起因している可能性がある。 胃腸が潰瘍や創傷から保護されるメカニズムとして、特に胃では大量の粘液が生成され、その小さな質量のために小さなサイズの粒子の接着に有利であることが考えられる。 さらに、胃の炎症は粘液の分泌を増加させ、微粒子をより完全に付着させる49。

さらに、ドキシサイクリンとアモキシシリンの両抗生物質投与群では、潰瘍の数が有意に減少していることがわかりました。 この減少は、創傷または潰瘍の治療におけるそれらの抗菌活性に起因しているかもしれない51。 また、Mg/Al LDHは、無処置のラットと比較して、潰瘍の数が減少していることがわかった。 この減少は、抗酸剤として一般的に使用されているMg/Al LDHによって形成された保護層による胃の保護が原因であることがわかった52。

私たちの知る限り、創傷や潰瘍の治療に対する上記の抗生物質の有効性を扱った先行研究の報告はありませんが、治癒率や感染予防における抗生物質の局所投与の重要性を示す複数の研究が存在します。 今日、潰瘍や創傷に対する局所抗菌療法は、治癒率に関する重要性から、より確立されたものとなっている。 治癒時間は創傷管理における最も重要なエンドポイントである53。 30週で83%の治癒率を示した研究者もいれば54、静脈性下腿潰瘍の62/90(69%)が12週以内に治癒したと報告した研究者もいる。 Moffattら55 は、治療48週後に70%の静脈性潰瘍が治癒したことを明らかにした。著者らはまた、治癒率に関する証拠の多くは、無作為化比較試験の結果に基づいていることを指摘した。 これらの試験では、一般的に24週目の治癒率が60%を超えているが、臨床現場で直面する複雑な問題を反映していない可能性がある。

この研究の主なアイデアは、高い浸透力と長い放出速度を持つ抗生物質をナノ材料に搭載し、局所的に適用することです。 このような抗生物質を傷口に塗布することで、治癒を遅らせる感染症を予防し、傷や潰瘍の治癒を短時間で行うことができます。

局所治療の利点としては、四肢虚血の患者でも少量の薬剤で高い局所濃度が得られること、消化管での初回通過効果を避けられること、また全身的な副作用のリスクを減らせることが挙げられます。 局所製剤は非常に高い局所濃度を達成する56。 また、創傷部における微生物の除菌・減菌だけでは薬効の十分なエンドポイントとは言えず57、主にその浸透力とその効果に依存する。 最後に、創傷感染再発予防のための抗生物質外用療法の使用を支持する臨床データはない。 すべての開放創には微生物が定着しており、一般に治癒過程に影響を及ぼす。 しかし、その定着が局所感染に発展し、その結果、全身感染となった場合、生命を脅かす結果となりかねない。 したがって、創傷治療は、洗浄、デブリードメント、根本的な病因の管理だけでなく、コロニー化した創傷が局所的、あるいは全身的に感染する可能性を防止するための対策が必要である58。 局所的な抗生物質治療が治癒を促進する役割を果たすことは証明されているが、根本的な病因の治療が重要な要素であることに変わりはない59。 治癒を遅らせる局所的な要因としては、創傷表面に存在する細菌の数などが挙げられる60。 さらに、水酸化マグネシウムと水酸化アルミニウムは、本質的に胃のコーティングを通して制酸剤として作用する61。 その上、アモキシシリンはヘリコバクター菌に対して役割を果たし、ドキシサイクリンの広域活性を発揮する。

あらゆる傷(傷や潰瘍)に抗生物質を使用することは、短時間で治癒するための主な治療法です。 これは、傷や潰瘍の治癒を遅らせる主な原因である感染予防によって行われます。 感染症は、傷の治りを悪くする一般的な原因であるためです。 したがって、急性または慢性の創傷の管理には、細菌数の大幅な減少が重要であり、特にpH値を下げることにより、誘導または開放された創傷の内部で細菌の増殖を抑制することが重要である62。 創傷面の誘導は、感染面のpHを低下させ、細菌の成長と増殖に適さない環境を確立する。 さらに、創傷のpHは、抗生物質や防腐剤の効果に影響を与えることもある63。 pHは抗生物質の効果を調節する可能性があり、抗生物質が効果を発揮するために、細菌の代謝状態を変化させ23、細菌の増殖や後天性耐性を可能にする可能性がある。

創傷治癒における抗生物質の主な役割は、薬剤耐性菌の成長を抑制し、ネズミの創傷モデルでの治癒を促進することです65。 アモキシシリンとドキシサイクリンはともに、細菌の増殖を防ぎ、潰瘍や傷が短期間で治癒するのを助ける、広域で殺菌力のある抗生物質としてこれらの役割を果たす。 このように、本研究で実施したナノ粒子は、細菌の細胞壁や膜への浸透力を高めることで、グラム陰性菌やグラム陽性菌に対してはるかに高い抗菌力を発揮することができた。 通常の抗生物質単独の場合と比較して抑制効果が高まったのは、設計されたナノ粒子が細菌の膜を崩壊させる能力を有しているためである。 このナノ粒子は、炎症や血管新生を調節することで、潰瘍や傷の治癒を促進させた。

LDHなどのこれらのナノ粒子キャリアの大部分は、抗菌特性を持つ治療薬の送達に使用されており、創傷治癒薬のナノキャリアとして、創傷の必要性に基づいて選択されて探索されています13。

特にピロリ菌は胃粘液の奥深くに生息しており、菌への十分な拡散のためには長時間の局所的な薬剤塗布が必要である67。 生体内に投与した場合、単一の抗生物質でH. pyloriを駆除できるものはない。 消化性潰瘍におけるこのような感染症の治療には、通常、抗生物質、抗菌薬、プロトンポンプ阻害薬を含む3剤併用療法が必要となる。 抗生物質単独療法の失敗は、胃の酸性pHにおける薬剤の安定性の低さ、粘液層における抗生物質の浸透性の低さ、あるいは従来の剤形での経口投与後に治療濃度以下の抗生物質が感染部位に存在することに起因していると考えられる68。

このような治療法の効率を向上させるため、胃のピロリ菌感染症の局所治療のための部位特異的抗生物質薬物送達システムが開発されています。 また、胃の酸性環境における局所的な抗生物質デリバリーシステムの開発も試みられている。 このため,薬物の安定性を向上させるために,酸性媒体としてpH 4も選択した。 アモキシシリン(”-アミノ-ヒドロキシ-ベンジルペニシリン)は半合成の経口吸収型広域抗生物質である。 この抗生物質は、胃のピロリ菌感染症の標準的な除菌治療に広く使用されており、ナノ合成を用いることで、薬剤の浸透性を高め、より高い殺菌効果を得ることができます27。

感染性創傷のドレッシングの理想的な候補は、創傷部位に高濃度の抗生物質を十分に送達し、支持を提供し細胞活動を制御する天然の細胞外マトリックスタンパク質の構造と生物学的機能を模倣し、細胞区画内の分化の正常状態を維持し、生体適合性および/または生分解性であり、周辺組織への悪影響がないこと69です。 これらのことから、創傷治癒の主な目的および原則は、本研究で採用したような、特に広域スペクトルおよび殺菌性の抗生物質の使用による感染予防にある。 また、ナノ材料に広域抗生物質や殺菌性抗生物質を担持させることで、誘発された創傷や潰瘍の内部への薬剤の浸透力をより高めることができます。 国際的に、抗生物質耐性菌や多剤耐性菌が臨床問題として増加しており、これらの菌は、褥瘡患者のかなりの割合から分離され、地域環境においても発見されています51。

これらの結果が得られた別のメカニズムは、層状水酸化物は、薬物を効率的に細胞に運ぶための独自のナノキャリアと考えられているので、得られた抗菌効果以外に、抗生物質の効果を改善する助けとなるLDH自体によるものです。 この能力は、LDHの優れた特徴、特にその好ましいイオン交換特性によって達成されるユニークな表面改質によるものである。 さらに、層状水酸化物の正に帯電した層は、薬物の効率的な細胞内デリバリーを著しく向上させます。 細胞の膜はマイナスに帯電しているため、マイナスの電荷を持つ薬物は侵入できない。 層状水酸化物の層にアニオン性の薬物を組み込むことで、表面が正に帯電したこれらの薬物ナノハイブリッドは、細胞内に適切に入り込み、薬物の細胞内送達を強化することができる51,70,71。 LDHの層またはシートの粒子サイズを大きくすることにより、LDHの細胞内取り込みは減少するが、興味深いことに、すべてのサイズの層状水酸化物の細胞内取り込みが保持時間メカニズムにより15分以内に完了することが観察されている72,73,74。 なぜなら、LDHはその表面に正味の正電荷を帯びており、他の材料のような後処理や機能化を必要とせず、負に帯電した生体膜を通しての吸着や内包を容易にするためである。

結論として、本研究で開発したドキシサイクリン-アモキシシリンナノコンポジット(すなわち、Mg/Al LDH)は、傷の治療(軟膏)や潰瘍予防(経口投与)を短時間で行うための大きな可能性を秘めているといえるだろう。 抗菌薬、特に抗生物質をナノスケール化することで、通常使用される薬剤よりもはるかに優れた経路で創傷治癒活性や潰瘍予防などの新しい特性を獲得することができる。 この能力は、開放創や粘膜損傷に感染し、感染症の治癒速度の遅延や生命を脅かす問題を引き起こす病原性微生物に対して、より高い浸透力と高い効力による感染予防を通じて実現される

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