Abstract
Bakgrunn
Magnetiske nanopartikler (NPS) lastet med antitumormedikamentene i kombinasjon med et eksternt magnetfelt (EMF) – styrt levering kan forbedre effektiviteten av behandlingen og kan redusere alvorlige bivirkninger. Hensikten med denne studien var 1) å undersøke anvendelsen av PEG modifisert GMNPs (PGMNPs) som et rusmiddel bærer av kjemoterapi sammensatt doxorubicin (DOX)
in vitro
; 2) for å evaluere den terapeutiske effektiviteten av DOX-konjugert PGMNPs (DOX-PGMNPs) ved hjelp av en EMF-guidet levering
in vivo
.
Metoder
Først DOX-PGMNPs ble syntetisert og cytotoksisitet av DOX-PGMNPs ble vurdert
in vitro
. For det andre, ved intravenøs administrering av DOX-PMGPNs til H22 hepatoma celle tumor-bærende mus ble DOX biodistribusjonen i forskjellige organer (vev) målt. Antitumoraktivitet ble evaluert ved hjelp av ulike behandlingsstrategier som DOX-PMGPNs eller DOX-PMGPNs med en EMF-guidet levering (DOX-PGMNPs-M).
Resultater
De relative tumorvolum i DOX-PGMNPs-M, DOX-PGMNPs, og DOX gruppene var 5,46 ± 1,48, 9,22 ± 1,51 og 14,8 ± 1,64, henholdsvis (hver
p
0,05), etter behandling i 33 dager. Levetiden til tumorbærende mus behandlet med DOX-PGMNPs-M, DOX-PGMNPs, og DOX var 74,8 ± 9,95, 66,1 ± 13,5 og 31,3 ± 3,31 dager, henholdsvis (hver
p
0,05 ).
Konklusjon
Denne enkle og adaptiv nanoparticle design kan imøtekomme kjemoterapi for levering av legemidler optimalisering og
in vivo
narkotika-target definisjonen i system biologi profilering, økt margin på sikkerhet i behandling av kreft i nær fremtid
Citation. Chao X, Zhang Z, Guo L, Zhu J, Peng M, Vermorken AJM, et al. (2012) A Novel Magnetic partikler Drug Carrier for økt kreft kjemoterapi. PLoS ONE 7 (10): e40388. doi: 10,1371 /journal.pone.0040388
Redaktør: Efstathios Karathanasis, Case Western Reserve University, USA
mottatt: 15 januar 2012; Akseptert: 6 juni 2012; Publisert: 08.10.2012
Copyright: © Chao et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Finansiering:. Dette arbeidet ble støttet av National High Technology Research and Development (863) Program of China (2006AA020705). Den Funder hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
Konvensjonelle kjemoterapeutiske forbindelser er fordelt ikke-spesifikt i kroppen, og dermed ukritisk påvirke både normale friske celler, så vel som hurtig formerende kreftceller. Av denne grunn, for den ønskede terapeutiske dose for å oppnå den tumor, bivirkninger oppstår i de fleste tilfeller på grunn av høye toksisitetsnivåer. Mangelen på målretting spesifisitet av konvensjonelle kjemoterapeutika gjør magnetiske nanopartikler (MNPS) attraktive narkotika nanocarriers. For eksempel kan kjemoterapeutiske forbindelser bli konjugert med MNPS og kan være spesielt rettet mot lokaliserte svulster ved et eksternt magnetfelt (EMF) -Guidede levering
in vivo product: [1], [2]. MNPS blir betydelig undersøkt for bruk som legemiddelbærere [3], [4]. En EMF er plassert og rettet over målet området (dvs. svulsten eller tumorer). Retningen av den EMF kraften tillater nanopartikkel /terapeutisk middel komplekser som blir administrert via intravenøs eller intra-arterien injeksjon for å gå inn i tumorområdet. EMF-styrt medikament forbedrer lokal terapeutisk effekt av konjugerte stoffer og senker systemisk toksisitet [1], [4], [5].
gull-nanopartikler er blitt brukt som bærere for å undersøke tumor, målrettet medikamentavlevering og laser behandling av kreft på grunn av sin bedre kompatibilitet og sirkulasjon [6] – [8]. På den annen side, samarbeidet MNPS med polymer har vist seg å være et attraktivt bærer som medikamentavgivelses kjøretøy [9]. Disse MNPS kunne ikke bare par medikament på overflaten, men også som reaksjon på et EMF. Fe
3o
4 /Au nanopartikler (GoldMag NPS /GMNPs) har en kjerne /skallstruktur som er syntetisert ved reduksjon av Au
3+ med hydroksylamin i nærvær av Fe
3o
4 [10], [11]. Som et resultat, GMNPs bli magnetisert, og dermed gjøre partikler som reagerer på senere påførte magnetiske felt på grunn av det Fe
3o
4 kjerne. Videre biomolekyler (f.eks, antistoffer, antigener, og noen kjemoterapeutiske forbindelser) lett kan kobles til overflaten av disse GMNPs uten behov for ytterligere tverrbindings [12] – [16]. Plasmaproteiner adsorbert på nanopartiklene blir hurtig fjernet av det retikuloendoteliale system (RES) [17] – [20]. Nanopartiklene kan belegges med hydrofile polymerer, slik som polyetylenglykol (PEG), som brukes til å dispergere legemiddelpartikler for å øke deres halveringstid i blodet, og for å minimalisere eller forhindre protein adsorpsjon, og dermed unngå RES klaring [21] [22]. PEG er en fleksibel hydrofil polymer som kan brukes som en skalldannende segmentet. Den tette PEG skallet tillater en høy grad av biokompatibilitet og begaver også micellen med et skjult karakter i blodet kammeret, og følgelig å oppnå en lang halveringstid i sirkulasjonen [21] – [23]. PEG-modifiserte GMNPs (PGMNPs) er blitt syntetisert og karakterisert som legemiddelbærere, som har en mettet magnetiseringen av 34 emu /g med en gjennomsnittlig diameter på 50 nm og var homogen suspensjon uten aggregering i PBS [12].
Doksorubicin (DOX) -basert kjemoterapi utstilt bare en beskjeden antitumor aktivitet med akseptable bivirkninger hos pasienter med avansert leverkreft (HCC) [24]. var i forbindelse med vår studie 1) å undersøke kinetikken av DOX-PGMNPs konjugering og utgivelsen av DOX fra DOX-PGMNPs
in vitro
; 2) å vurdere cytotoksisiteten til DOX-konjugatet PGMNPs ved hjelp av en mus hepatomcellelinje (H22)
in vitro
; og 3) for å evaluere den terapeutiske effektiviteten av DOX-PGMNPs-konjugat ved bruk av et EMF-styrt levering og H22 hepatomcellelinje tumor-bærende mus
in vivo
.
Materialer og Metoder
mus hepatoma H22 cellelinje og tumorbærende mus modell
Alle dyr ble huset og håndtert i henhold til Nordvest-universitetet Institutional Animal Care og bruk komité retningslinjer og alle dyr arbeidet ble godkjent av den aktuelle komiteen (IACUC 0000125 og 0000125B-4). Protokollen ble godkjent av den lokale etikkutvalg (etisk komité, Nordvest-universitetet 035/2009) og alle dyrene fikk human behandling i samsvar med «The Principles of Laboratory Animal Care» formulert av National Society for Medical Research og «Guide for Stell og bruk av forsøksdyr »utgitt av National Institutes of Health (NIH publikasjon nr 86-23, revidert 1996).
musen hepatoma H22 cellelinjen ble dyrket i RPMI-1640 medium supplert med 10% FBS, 100 enheter /ml penicillin og 100 ug /ml streptomycin ved 37 ° C og 5% CO
2. BALB /c-mus (4- til 8 uker gamle hanner, kroppsvekt 26 ± 5 g) ble anbragt (en mus per bur) under spesifikke patogenfrie forhold, opprettholdes på en 12-timers lys-mørke-syklus med kontrollert temperatur (20-24 ° C), og ble gitt mat sterilt. Den tumor-bærende musemodell ble dannet ved subkutan injeksjon av 4 x 10
5 H22-celler med 50 ul fosfatbufret saltløsning (PBS) i den barberte høyre flanke. Behandlingsprotokollen er nødvendig musene som skal bedøves og disse ble bedøvet med ketamin (80 mg /kg) og xylazin (3 mg /kg) og acepromazin (2 mg /kg) via intraperitoneal injeksjon (IP). Hvis en ekstra dose var nødvendig, ble ketamin alene brukt.
Syntese av DOX-PGMNPs konjugater
PGMNPs ble syntetisert og karakterisert som narkotika nanocarriers som tidligere beskrevet. PGMNPs med diameteren midlings ~ 50 nm ble anvendt i denne studien [12]. Omtrent 0,2 ml av PGMNPs (10 mg /ml) suspensjoner ble tilsatt til 5 ml sentrifugerør, og magnetisk adskilt med en magnetisk separator (GoldMag Nanobiotec, Xi’an); supernatanten ble kastet. En total på 2 ml av varierende DOX konsentrasjoner (0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6 mg /ml) ble tilsatt til de PGMNPs utfelles. Blandingene ble inkubert i et risteapparat ved romtemperatur i 4 timer. Den DOX-PGMNPs konjugat ble magnetisk separert og den medikamentinnhold igjen i supernatanten ble målt med væskekromatografi (HPLC, Shimadzu 2010A instrument, Shimadzu, Japan). HPLC-analyse ble utført ved anvendelse av en binær pumpe, kolonne ovn, og UV-detektor. LC oppløsning programvare ble anvendt for dataanalyser. Den kromatografiske separasjon ble utført på en Inertsil ODS-® SP analytisk kolonne (150 mm x 4,6 mm, 5 um, Shimadzu, Japan) med kolonnetemperaturen innstilt på 25 ° C. En isokratisk eluering ble utført etter 15 min ved anvendelse av 0,1% eddiksyre og acetonitril i et forhold på 72/28 (v /v). Strømningshastigheten var 0,8 ml /min, ble detektoren bølgelengde satt til 254 nm, og injeksjonsvolumet var 20 ul. Den medikamentbelastning (%) på overflaten av PGMNPs ble beregnet ved hjelp av følgende ligning:. Drug belastning (%) = (massen av stoffet på PGMNPs /massen av PGMNPs) x 100%
DOX frigivelse studien
in vitro
totalt 5 mg av DOX-PGMNPs konjugat (DOX lasting 8,2%) ble suspendert i 15 ml PBS (pH 7,4). Den frigjørende medium ble anbragt i en rysteinkubator ved 37 ± 0,5 ° C og 180 rpm i 15 min. PGMNPs ble deretter separert, og en aliquot av supernatanten (0,5 ml) ble beholdt. Konsentrasjonen av DOX i supernatanten ble kvantifisert ved hjelp av HPLC og mengden av DOX frigjøres fra PGMNPs ble beregnet. Legemiddelfrigjøring (%) fra DOX-PGMNPs konjugatet ble beregnet ved forskjellige tidspunkter ved anvendelse av følgende ligning:. Medikamentfrigjøring (%) = (masse av medikament i supernatanten /massen av medikamentet som opprinnelig konjugert på PGMNPs) x 100%
Cytotoksisitet av PGMNPs og DOX-konjugatet PGMNPs i H22 cellekultur
Et volum på 180 ul H22-celler ble sådd ut i 96-brønners plater (4.000 celler /brønn). Den følgende dag, 20 ul DOX (0,4, 4, 8, 20 eller 40 ug /ml) eller 20 ul DOX-PGMNPs konjugat (4,88, 48,8, 97,6, 244 eller 488 ug /ml) ble tilsatt til H22 cellesuspensjoner (DOX lasterate 8,2%). I begge tilfeller vil den endelige konsentrasjonen av DOX var den samme (0,04, 0,4, 0,8, 2 og 4 ug /ml). Cellene ble behandlet med forskjellige konsentrasjoner (DOX DOX fra oppløsning eller DOX-PGMNPs konjugat) i 96-brønners plater ved 37 ° C og 5% CO
2 atmosfære i 24 timer.
Cytotoksisiteten av ekvivalente mengder av PGMNPs (sammenlignet med DOX-konjugatet PGMNPs) ble evaluert i tillegg. Kontrollceller ble dyrket i medium bare. Tiazolyl blå tetrazolium-bromid (25 ul av 5 mg /ml) (MTT, AMRESCO Inc, Solon, OH) ble tilsatt til hver brønn og inkubert i 4 timer. Dyrkningsmediet ble fjernet fra brønnene og erstattet med 150 ul dimetylsulfoksid (DMSO, BioTek, Winooski, VT). Etter forsiktig risting i 15 min ved 25 ° C, ble DMSO-oppløsning overføres til sentrifugeringsrør og sentrifugert ved 2000 rpm i 5 min. Absorbansen ble deretter målt ved 570 nm med en Elx-800 Universal mikroplateleser (BioTek, Winooski, VT). Cellen hemming ble beregnet ved hjelp av formelen: celle hemming rate = (1-A
Test /A
Control) x 100%; hvor A
Test er absorbansen av de eksperimentelle brønnene og A
Kontroll er absorbansen til kontrollbrønnene. Den halv-maksimal hemmende konsentrasjon (IC
50; medikamentkonsentrasjon svarende til 50% vekst-hemming) ble beregnet ved bruk av Sigmaplot 9.0 programvare (Systat Software Inc., San Jose, CA) og den fire-parameters logistisk funksjon standardkurve for analyse doserespons
DOX biodistribusjon i tumorbærende mus og kjemoterapi eksperimenter
H22 tumorbærende mus ble tilfeldig delt inn i 4 grupper.; Gruppe I (DOX gruppe) ble injisert med 0,15 ml DOX ble oppløst i fysiologisk saltløsning (0,82 mg /ml); Gruppe II (DOX-PGMNPs gruppe) ble injisert med 0,15 ml DOX-PGMNPs konjugat suspensjon (10 mg PGMNPs /ml, DOX lasting 8,2%); Gruppe III (DOX-PGMNPs-M gruppe) ble injisert med 0,15 ml DOX-PGMNPs konjugat suspensjon (/ml, DOX lasting 8,2% 10 mg) ved hjelp av en 0,5 tesla EMF (0,5 T permanent magnet, nordvestlige polytekniske universitet, Xi’an, Kina) påført på tumor i 2 timer; og gruppe IV (kontroll-gruppe) ble injisert med 0,15 ml fysiologisk saltoppløsning alene for å tjene som en kontroll. Dosene ble normalisert til 5 mg DOX per kg kroppsvekt når tumorvolumet nådde 50 til 100 mm
3 (~ 10 dager etter tumorcelle inokulering). Volumet for 150 ul ble injisert via halevenen, og behandlingen ble utført tre ganger uten intervall på tre uker
DOX biodistribusjon måling.: Mus (gruppe I, gruppe II og gruppe III, n = 6 for hver gruppe) ble avlivet etter 0,5 timer for behandling for måling av DOX biodistribusjon. Blodet, hoved organer (hjerte, lunge, lever, milt, nyre), og hvor tumoren i hver mus ble høstet for kvantitativ analyse av DOX biodistribusjon. Blodet ble sentrifugert ved 5000 opm i 1 min ved 4 ° C og supernatanten ble erholdt ved tilsetning av 180 mL metanol og 20 mL av indre standardløsning (0,2 mg /ml daunorubicin oppløsning løst i metanol) til en 2-ml rør inneholdende 200 mL plasma. For det organ (hjerte, lunge, lever, milt, nyre) og tumorprøver, ble de frosne vev veid og homogenisert ved 4 ° C i 0,9% NaCl til et totalt volum på 10 ml, og sentrifugert ved 5000 opm i 1 min ved 4 ° C for å hente supernatanten.
Et totalt volum på 200 pl plasma, eller supernatanten av homogeniserte vev, eller tumorprøver ble deretter blandet med 180 ul methanoler og 20 ul indre standardløsninger, fulgt med 0,4 g natriumsulfat. Blandingen ble homogenisert ved å virvle i 5 min og deretter inkubert ved 4 ° C i 1 time. Etter 1-timers inkubasjon ble blandingen sentrifugert ved 12000 rpm i 15 min. Supernatanten (50 ul) ble analysert ved HPLC og mengden av DOX i vev og tumorprøver ble målt. Til slutt ble den prosent injisert dose pr gram vev av vev og tumorprøver beregnes
Kjemoterapi eksperimenter:. H22 tumor-bærende mus (4 grupper, for hver gruppe, n = 18) ble brukt og behandlings ble utført som beskrevet ovenfor. Den antitumor effekt ble vurdert av følgende trinn: 1) seks mus ble ofret for hver gruppe på 24
th dagen etter behandling. Svulstene ble høstet og fiksert i 10% formalin, innstøpt i parafin og seksjonert (5 mikrometer coupes) for hematoxylin-eosin (HE) farging for mikroskopisk undersøkelse formål; 2) tumorstørrelser (4 grupper, for hver gruppe, n = 12) ble målt ved et målepunkt før behandling og hver tredje dag etter behandling ved anvendelse av den følgende ligning: tumorvolum (V, mm
3) = (tumorlengde x svulst bredde)
2/2. Levetiden til hvert dyr ble også registrert. Den relative tumorvolum ble beregnet fra V = V /V
0, hvor V
0 er tumorvolumet ved begynnelsen av behandlingen. Endepunktene av antitumoreffekten ble bedømt ved graden av tumorvekst-inhibering og levetiden etter behandling.
Statistisk analyse
Kvantitative data ble uttrykt som gjennomsnitt ± standard avvik (SD). Midlene ble sammenliknet med Student t test der
p
verdier. 0,05 ble ansett som statistisk signifikant
Resultater
Effektivitet av DOX lasting på overflaten av PGMNPs
mengden av DOX konjugert til 2 mg PGMNPs var direkte proporsjonal med mengden av DOX ble tilsatt. Den DOX lasting varierte fra 2,98% til 10,78%, avhengig av mengden av DOX benyttes (0,2 til 1,2 mg). Lastingen som oppnås metning når DOX overskrides 0,6 mg (Fig. 1A).
(A) Effektivitet av DOX lasting på overflaten av PGMNPs ble analysert ved HPLC. Mengden av DOX konjugert til PGMNPs positivt korrelert med den DOX massen tilsettes. (B) DOX utgivelse fra DOX-PGMNPs konjugater ble analysert ved HPLC. Den langsom, jevn og kontrollert frigjøring av DOX ble observert.
DOX utgivelse fra DOX-PGMNPs konjugater
in vitro
Den kumulative DOX utgivelsen fra DOX- PGMNPs konjugat er vist i figur 1B. I de første 0,5 timer, ble 20,4% av DOX utgitt mens 60,1% av DOX ble utgitt i 8 timer. Deretter de DOX utgivelsen beløpene var 79,3%, 90,2% og 91,3% på 20 timer, 48 timer og 72 timer, henholdsvis. Den maksimale DOX frigjøring (92,2%) fra overflaten av PGMNPs ble oppnådd på 100 timer.
Cytotoksisitet av PGMNPs og DOX-PGMNPs
Celle hemming hastighet ble bestemt ved hjelp av MTT-analyse og resultatene er vist i figur 2. cytotoksisiteten av DOX og DOX-PGMNPs presentert i figur 2A, som viser at cellen inhibering hastigheten økte med økende medikamentkonsentrasjon. Cellen inhibering frekvensen av DOX var noe høyere enn den for DOX-PGMNPs gruppe (IC
50-verdier var 0,530 ± 0,010 ug /ml og 0.652 ± 0,056 ug /ml (
p
0,05) , henholdsvis). Dessuten, når sammenlignet med DOX-PGMNPs gruppe, PGMNPs alene påvirket ikke H22 hepatom celleformering /levedyktighet (fig. 2B).
(A) H22-celler suspensjonen ble behandlet med DOX eller DOX-konjugatet PGMNPs. (B) H22 celler suspensjon ble behandlet av PGMNPs eller DOX-PGMNPs konjugat.
DOX biodistribusjon i vev
prosent injisert dose per gram vev i svulster hos mus fra DOX- PGMNPs-M-gruppe, DOX-PGMNPs gruppe, og DOX gruppe var 4,51%, 0,627% og 0,741%, henholdsvis (fig. 3). Derfor våre resultater viser at DOX konsentrasjoner i svulster hos mus fra DOX-PGMNPs-M gruppe var betydelig høyere enn de fra DOX-PGMNPs gruppe eller DOX gruppe (hver
p
0,05). Den prosent injisert dose per gram vev i blodet hos mus fra DOX-PGMNPs-M gruppen, DOX-PGMNPs gruppe, og DOX gruppen var 0,765%, 0,876%, og 1,07%, henholdsvis (for hver gruppe
p
0,05). Den prosent injisert dose per gram vev i leveren fra DOX-PGMNPs-M gruppen, DOX-PGMNPs gruppe, og DOX gruppen var 1,23%, 1,33% og 0,402%, henholdsvis. Derfor ble det ikke observert signifikant forskjell mellom DOX nivåene funnet i muselever av DOX-PGMNPs og DOX-PGMNPs-M grupper (
p
0,05). Imidlertid leveren DOX-konsentrasjon viste seg å være mye lavere i mus av DOX-gruppen sammenlignet med mus i DOX-PGMNPs-M eller DOX-PGMNPs grupper (hver
p
0,05). Interessant nok ble de høyeste konsentrasjonene DOX funnet i milten. Den prosent injisert dose per gram vev fra mus milt var 3,52%, 6,49% og 0,634% rapporterte fra DOX-PGMNPs-M, den DOX-PGMNPs, og DOX grupper, henholdsvis (hver
p
DOX-PGMNPs (H22 tumor-bærende mus som ble behandlet med DOX-PGMNPs konjugat suspensjon); DOX-PGMNPs-M (H22 tumor-bærende mus injeksjon DOX-PGMNPs konjugat suspensjonen og underkastes til en 0,5 tesla EMF fokusert på svulst i 0,5 time) *
p
. 0,05; **
p
. 0,01 sammenlignet med kontroller ved hjelp av Student uparet t-test
Histologiske studier
svulstvev ble undersøkt ved hjelp av HE flekker. de fleste nekrotiske celler og vakuoler ble observert i svulster fra DOX-PGMNPs-M-gruppe. noen nekrotiske celler ble observert i svulster fra Dox og DOX-PGMNPs grupper, mens bare levedyktige tumorceller ble observert i tumorer fra kontrollgruppen (fig. 4).
(hematoxylin og eosin beis, 400 x forstørrelse). Et stort antall av nekrotiske celler samt vakuoler ble observert i tumorer i mus av DOX-PGMNPs-M gruppe (D), mens bare noen få nekrotiske tumorceller kunne sees i tumorer i mus av DOX (B) eller DOX-PGMNPs grupper (C) . Stort sett levedyktige kreftceller ble observert i svulster i muse kontrollgruppen (A).
Influence of DOX-PGMNPs på tumorvekst
Tumor vekstkurver som følge av ulike medikamentelle behandlinger av H22 hepatomcellelinje tumorbærende mus er vist i figur 5. den relative tumorvolum av DOX-PGMNPs-M-gruppe, DOX-PGMNPs gruppe, DOX gruppen og kontrollgruppen ble bestemt 21 dager etter starten av forskjellige behandlingsprotokoller; de var 3,98 ± 2,12, 4,96 ± 1,45, henholdsvis 7,08 ± 1,68 og 7,92 ± 1,73,. På 21 dag, DOX-PGMNPs-M behandling gitt en effektiv inhibering av tumorvekst som var sammenlignbare med de som er funnet for de andre behandlingsstrategier (
p
0,05). Det skal understrekes at på dette tidspunkt (etter 21 dager), var det ingen signifikant forskjell mellom effektiv inhibering av tumorvekst i DOX gruppen og DOX-PGMNPs gruppe (
p
0,05). Imidlertid, på dag 33 (etter starten av de forskjellige behandlingsprotokoller), inhibering av tumorvekst var størst i DOX-PGMNPs-M-gruppen. Den relative tumorvolum i DOX-PGMNPs-M gruppe var 5,46 ± 1,48, i DOX-PGMNPs gruppe var 9,22 ± 1,51, i DOX gruppen var 14,8 ± 1,67, og i kontrollgruppen var 24,3 ± 1,95 (for hver
p
0,01). Det bør bemerkes at ble det observert en signifikant forskjell i den brøk prosent av tumorvolum mellom gruppene behandlet med DOX, med DOX-PGMNPs og med DOX-PGMNPs-M (
p
0,05).
Effektiv hemming av tumorveksten kan sees er resultatet av DOX-PGMNPs og DOX-PGMNPs-M behandlingsstrategier. Den samme doksorubicin dose ble injisert til H22 tumor-bærende mus modell for DOX, DOX-PGMNPs og DOX-PGMNPs-M. Det samme volum fysiologisk saltoppløsning injisert i H22 tumor-bærende mus modell som kontroll. *
p
0,05; **
p
0,01 sammenlignet med kontroller ved hjelp av Student uparet t-test
Influence of DOX-PGMNPs på levetid
overlevelse av svulsten. -holdige mus behandlet med DOX-PGMNPs-M, DOX-PGMNPs, DOX og kontrollgruppen ble redusert med tiden. Overlevelsesraten av tumorbærende mus behandlet med DOX-PGMNPs-M, DOX-PGMNPs, DOX og kontrollgruppen var 75%, 66,7%, 33,3% og 16,7% etter behandling i 33 dager (fig. 6A).
(A) overlevelse som en funksjon av tiden av de tumorbærende mus av DOX-PGMNPs-M-gruppen. (B) Det er en betydelig økt levetid av tumorbærende mus av DOX-PGMNPs-M-gruppen.
Levetiden av tumorbærende mus behandlet med DOX-PGMNPs-M, DOX-PGMNPs, DOX og kontrollgruppen var 74,8 ± 9,95 66,1 ± 13,5, 31,3 ± 3,31 og 25,8 ± 10.1 dager, henholdsvis (hver
p
0,05) (figur 6B.). Levetiden til mus i DOX-PGMNPs gruppe og DOX-PGMNPs-M gruppen var signifikant lengre enn for de i DOX gruppen eller i kontrollgruppen (hver
p
0,05). Videre levetiden mus i DOX-PGMNPs-M gruppen var signifikant lengre enn for de i DOX-PGMNPs gruppe (
p
0,05).
Diskusjoner
det er meget viktig for medikamentet adsorbert på partiklene kan løsne fra transportøren. Også den ideelle medikamenttilførselsbærer er en fra hvilken medikamentet kan frigi med en vedvarende og kontrollert mengde innenfor gitt tid. Laste- og utgivelsen mønstre av DOX fra PGMNPs viste at DOX kan bli effektivt lastet inn og gitt ut fra PGMNPs (Fig. 1). Den DOX lasting varierte fra 2,98% til 10,78% med mengden av DOX økning og del av maksimum medikamentbelastningshastigheten er omtrent 107,8 ug /mg, noe som medikament-last er 10,78% (Fig. 1A). Lastingen som oppnås metning når konsentrasjonen oversteg 0,6 mg /ml. Resultatene av medikamentfrigjøringsstudier
in vitro
viste en periode med rask utgivelse i første 10 timer og legemiddeldosering metning etter 20 timer (Fig. 1B). På grunn av -OH-gruppen i DOX og PEG, blir medikamentfrigjørings adferd påvirkes av pH-verdi og temperatur. Basert på dataene, ble det bevist at nøkkelen interaksjonen av DOX og PEG-molekyler modifisert med gull-magnetiske nanopartikler er den hydrogenbinding [12]. I tillegg er den medikamentfrigjøring oppførsel i overensstemmelse med resultatene av toksisitets fritt DOX og DOX-PGMNPs i H22 hepatomceller etter 24 timers eksponering. Selv om cellen inhibering frekvensen av DOX er noe høyere enn den for DOX-PGMNPs, våre studier viser at DOX- PGMNPs viser en tilsvarende toksisitetsprofil som fritt DOX i H22-celler (fig. 2A), og således indikerer at DOX-PGMNPs har tilstrekkelig antitumor aktivitet for å hemme tumorvekst.
in vitro-
cytotoksisitetsanalyser viste at PGMNPs ikke var signifikant cytotoksisk grunn 85,4% av H22 celler dyrket i nærvær av 2,0 mg /ml forble levedyktig (fig. 2B ). Mangelen på noen vesentlig cytotoksisitet blir observert kan forklares ved følgende: 1) NPS har en gull skall og kolloid gull er kjent for å ha lav toksisitet og god biokompatibilitet [25], [26]; og 2) PEG er en biokompatibel hydrofil polymer som kan forbedre egenskapene til NPS ved å redusere deres toksisitet [27], [28]. Den cytotoksisitet av DOX-PGMNPs ble studert
in vitro Hotell og IC
50 verdier av fritt DOX og DOX-PGMNPs ble funnet å ikke være vesentlig forskjellig. Vi antar årsaken at cellen hemming satsen i DOX er lett høyere enn DOX-PGMNPs gruppen er de DOX-PMGNPs eksisterer første utgivelsen av DOX fra NPs; selv om det ikke kunne nå hemming effekt som det samme stoffet nivå som den frie DOX-gruppen. Noen DOX-PMGNPs kunne uptaken av celler som førte til potent cytotoksisitet enn fritt DOX som samme kvalitet som som er lagt i PMGNPs. Begge faktor er knyttet til cytotoxcity av DOX-PMGNPs er lavere enn DOX, selv om de ikke hadde noen signifikant forskjell statistisk. Disse resultatene viste at DOX-PGMNPs er potente cytotoksiner mot H22 hepatoma kreftceller (fig. 2A).
Våre resultater (fra ulike behandlinger) indikerte at konsentrasjonen av DOX ble signifikant lavere i muselever sammenlignet med miltene ( fig. 3). Tidligere rapporter har vist at PEG-belagte gull nanopartikler er akkumulert i både milten og leveren [29], [30]. Selv om mengden av nanopartikler bør samsvare med mengden av DOX i systemet, kan dette funn forklares ved det faktum at DOX kan metaboliseres i leveren, og derfor kan være årsaken lavere mengder av forbindelsen som skal påvises i leveren
in vivo
.
Magnetisk målrettet levering av legemidler systemet kan forbedre behandlingen effekt ved å øke medikamentkonsentrasjonen i svulsten samtidig redusere systemisk legemiddelkonsentrasjoner som produserer systemiske toksisitet [31], [32]. Antitumor-aktivitet av DOX-PMGPNs-M behandling ble observert ved å bestemme den relative tumorvolum og mus levetid (fig. 5 og 6). Den terapeutiske potens og effektivitet av DOX-PGMNPs-M behandling ble demonstrert av tumor nekrose. Den antitumor-aktivitet kan tilskrives de forskjellige medikamentkonsentrasjoner i svulster på grunn av forskjeller i de eksperimenter (fig. 3, 5 og 6). Den DOX-PGMNPs-M terapi viste en signifikant økning av DOX effektivitet sammenlignet med DOX terapi alene, som er mest sannsynlig fordi PGMNPs effektivt bære DOX til målrettede området (tumor) av en EMF kraft. DOX konsentrasjoner i tumorer i mus fra den DOX-PGMNPs-M gruppe var betydelig høyere enn de fra DOX-PGMNPs gruppe eller gruppen DOX etter injeksjonen 0,5 timer. Dette førte til den terapeutiske potens og effekt av DOX-PGMNPs-M. I motsetning til dette var det ingen forskjell av DOX-konsentrasjonen i tumorene mellom gruppene behandlet med DOX eller DOX-PGMNPs (fig. 3). Dette kan skyldes økt permeabilitet og virkningen av DOX-PGMNPs i leveren retensjon (EPR) og milt, og stoffet kontrollert frigivelse oppførsel. Derfor gjorde det ikke føre til en høyere DOX opphopning i svulst DOX-PGMNPs sammenlignet med gratis DOX. Dataene av konsentrasjonen av DOX i leveren, svulster og milt av DOX-PGMNPs er også i henhold til resultatene. Effektiviteten av tumorvekst-inhibering var vesentlig mer uttalt i mus av DOX-PGMNPs gruppe enn i mus av DOX gruppen, selv om det ikke har noen signifikant forskjell mellom DOX-PGMNPs-M-gruppen og DOX-PGMNPs-m-gruppen. Dette kan innebære at den veksthemmende effekt av DOX-PGMNPs (fig. 5 og 6) er ikke bare relatert til DOX konsentrasjonen, men også til den DOX-frigjørende oppførsel fra DOX-PGMNPs
in vivo
. Selv om våre studier på H22-celler indikerte at PGMNPs viste ingen signifikant toksisitet (eller mindre toksisitet)
in vitro
, en direkte cytotoksisk effekt av PGMNPs på tumorcellene
in vivo
kan ikke utelukkes. Dataene i levetiden for mus behandlet med DOX-PGMNPs-M, DOX-PGMNPs, og DOX (74,8 ± 9,95, 66,1 ± 13,5 og 31,3 ± 3,31 dager) ble viste at det er vesentlig effektivitet for tumorbehandling av DOX-PGMNPs gruppe i forhold til DOX gruppen. Ved hjelp av en EMF å finne disse narkotika-lasting bærere, vil effektiviteten for svulst behandling være bedre.
I sammendraget, DOX-PGMNPs bindende og slippe ble effektiv
in vitro
undersøkelser og resultatene viser at de fleste av DOX-PGMNPS ble klarert av RES og målrettet til lever og milt. Dette indikerer at PGMNPs utgjør svært attraktive nanocarriers og tilbyr et lovende perspektiv for en EMF-guidet levering av kreftbehandling og integrering i kreft behandling protokoller. Selv om ytterligere forskning er nødvendig for å ytterligere demonstrere at PGMNPs er faktisk generelt legemiddelbærere, er muligheten for at en enkelt bære kan brukes til å transportere flere klasser av medikamenter til de ønskede mål gjør disse PGMNPs anvendelige terapeutiske verktøy. Videre farmakokinetiske profiler oppnådd hittil absolutt garanterer videre undersøkelser av disse PGMNPs. Denne teknologien har potensial til å gi lenge følt behov for en presis, konsekvent og effektiv medikamentavgivelsesmetode som kan benyttes i en rekke medisinske anvendelser.
