Ограниченная подвижность конкретных функциональных групп снижает анти

Jul 25, 2023

Научные отчеты, том 6, Номер статьи: 22478 (2016) Цитировать эту статью

3354 Доступа

8 цитат

156 Альтметрика

Подробности о метриках

Наиболее распространенными методами лечения рака, доступными в настоящее время, являются радио- и химиотерапия. Однако эти методы лечения имеют недостатки, такие как снижение качества жизни и низкая эффективность лучевой терапии в случаях множественных метастазов. Чтобы уменьшить эти эффекты, мы инкапсулировали противораковый препарат в биосовместимую матрицу. Анализы in vitro показывают, что этот бионанокомпозит способен взаимодействовать и вызывать морфологические изменения в раковых клетках. Между тем, в моноцитах и ​​фибробластах не наблюдалось никаких изменений, что указывает на то, что эта система может переносить препарат в живые организмы со сниженной скоростью выведения и токсичностью. Рентгеновские лучи и нейтроны были использованы для исследования структуры носителя, а также для оценки подвижности лекарств внутри бионанокомпозита. На основании этих уникальных данных мы показываем, что частичное ограничение подвижности активных групп молекулы лекарства позволяет предположить, почему такая конструкция носителя потенциально безопаснее для здоровых клеток.

Рак является одной из главных проблем общественного здравоохранения во всем мире. В Европе заболеваемость этим заболеванием выросла с 3,2 миллиона новых случаев в 2008 году до 3,45 миллиона в 2012 году, при этом уровень смертности составляет около 50%1,2. Паклитаксел (ПТХ) является одним из наиболее эффективных препаратов, доступных в настоящее время для лечения рака молочной железы, легких и яичников3,4,5,6. Его функция основана на уникальном механизме стабилизации клеточных микротрубочек, что объясняет его терапевтический успех7. Однако в отношении этого препарата все еще существуют значительные ограничения, в основном из-за его низкой растворимости в воде (~0,4 мкг/мл) и, конечно же, его токсичности для здоровых клеток. Чтобы повысить растворимость, лекарство часто готовят в органических растворителях, таких как обезвоженный этанол и полиоксиэтилированное касторовое масло. К сожалению, этот подход вызывает множество побочных эффектов, таких как реакции гиперчувствительности и гиперлипидемия8.

Следовательно, разработка или модификация систем размещения и доставки противораковых препаратов имеет первостепенное значение9. Многообещающей альтернативой является использование растворимых полимерных наноносителей для контроля фармакокинетики и биораспределения препарата10. Биополимер хитозан, в частности, вызвал большой интерес в биомедицинских целях из-за его биосовместимости и биоразлагаемости11. Этот путь также использовался в качестве матрицы инкапсуляции для PTX с многообещающими результатами12,13. Дальнейшие улучшения могут быть достигнуты путем модификации поверхностных характеристик системы доставки лекарств малотоксичными соединениями, что также может позволить увеличить адгезию носителя к раковым клеткам14. С этой целью отличным кандидатом является использование гидроксиапатита (Ca10(PO4)6(OH)2, далее HAP), основного неорганического компонента костей и зубов человека. На наноуровне HAP обладает особой биосовместимостью, а также неиммуногенностью, невоспалительным поведением, высокой остеокондуктивностью и хорошей адгезией к различным типам раковых клеток15,16. Еще больший интерес представляет то, что наночастицы HAP (nHAP) оказывают ингибирующее действие на пролиферацию раковых клеток, оказывая меньшее воздействие на здоровые клетки16,17,18,19. Следовательно, сочетание свойств nHAP с биополимерами в нанокомпозите может привести к созданию систем доставки лекарств с присущим им воздействием на раковые клетки. Однако, чтобы в полной мере воспользоваться свойствами nHAP, эти наночастицы должны находиться во внешнем слое композита20. В дополнение к преимуществам, получаемым от объединения биополимера с nHAP, включение лекарства в наноносители с магнитными свойствами, например наночастицы феррита Mn-Zn, открывает замечательные новые возможности. Например, направление носителя лекарства по телу с помощью внешнего магнитного поля, а также мониторинг его положения с помощью градиентометров или магнитно-резонансной томографии21,22,23,24. Наконец, становится возможным применение магнитной гипертермии, которая представляет собой многообещающий метод, используемый в сочетании с радио- и химиотерапией25,26,27.