Manufaktur industri
Industri Internet of Things | bahan industri | Pemeliharaan dan Perbaikan Peralatan | Pemrograman industri |
home  MfgRobots >> Manufaktur industri >  >> Industrial materials >> bahan nano

Doxorubicin-Loaded PEG-CdTe Quantum Dots sebagai Sistem Pengiriman Obat Cerdas untuk Pengobatan Extramedullary Multiple Myeloma

Abstrak

Perawatan obat baru masih belum memperbaiki prognosis pasien multiple myeloma (EMM) ekstrameduler. Untungnya, kemoterapi dosis tinggi dapat meningkatkan prognosis, tetapi tidak toleran pada sebagian besar pasien karena sitotoksisitas obat. Nanopartikel (NP) digunakan sebagai pembawa obat untuk memperpanjang waktu sirkulasi obat, mengontrol pelepasan obat, mengurangi toksisitas dan bioavailabilitas obat, dan menargetkan situs tertentu. Dalam karya ini, doxorubicin (DOX) dimuat dalam titik kuantum telluride kadmium yang dimodifikasi polietilen glikol (PEG-CdTe QDs). PEG-CdTe-DOX memfasilitasi akumulasi obat intraseluler melalui kompatibilitas organisasi polietilen dan melepaskan DOX ke lingkungan mikro dengan cara yang dikontrol pH, yang meningkatkan kemanjuran terapeutik dan tingkat apoptosis sel myeloma (PRMI8226). PEG-CdTe-DOX meningkatkan aktivitas anti-tumor DOX dengan mengatur ekspresi protein gen terkait apoptosis. Singkatnya, PEG-CdTe-DOX memberikan perawatan klinis yang spesifik dan efektif untuk pasien EMM.

Pengantar

Multiple myeloma (MM), tumor hematologi terbesar kedua setelah limfoma [1], adalah neoplasma ganas sel plasma yang terakumulasi di sumsum tulang dan menyebabkan kerusakan tulang dan kegagalan sumsum. Harapan hidup pasien myeloma telah diperpanjang secara signifikan dalam 10-20 tahun terakhir berkat pengembangan agen kemoterapi yang lebih efektif dan rejimen dengan aktivitas anti-tumor yang tinggi [2, 3]. Extramedullary multiple myeloma (EMM), didefinisikan sebagai adanya sel plasma di luar sumsum tulang pasien multiple myeloma, dapat menyebabkan hingga 30% dari multiple myeloma di seluruh perjalanan penyakit [4]. Selain prognosis yang buruk, kelangsungan hidup keseluruhan rata-rata pasien EMM yang menderita kekambuhan ekstrameduler adalah < 6 bulan [4]. Mengenai penggunaan agen baru, tidak satu pun dari 11 pasien EMM dilaporkan menanggapi thalidomide agen tunggal, sementara 16 dari 27 pasien tanpa keterlibatan ekstrameduler merespons [5]. Selain itu, bahkan pengobatan berbasis obat baru, seperti bortezomib, tidak meningkatkan kelangsungan hidup pasien EMM [6]. Namun, beberapa penelitian menunjukkan bahwa kemoterapi dosis tinggi dapat meningkatkan prognosis pasien EMM [7, 8]. Namun, kemoterapi dosis tinggi yang tidak dapat ditoleransi dengan baik oleh pasien menyebabkan efek samping yang signifikan pada jaringan dan organ normal.

Doxorubicin (DOX) adalah salah satu obat kemoterapi yang paling efektif untuk pengobatan multiple myeloma [6, 9]. Namun, aplikasi klinis dosis tinggi pada pasien lanjut usia atau pasien EMM sangat dibatasi oleh toksisitas dan efek sampingnya, terutama termasuk kardiotoksisitas dan penekanan sumsum tulang. Selain itu, myeloma paling sering didiagnosis pada orang berusia 65 hingga 74 tahun, dengan median 69 tahun [9]. Memang, kemoterapi masih menjadi pengobatan utama multiple myeloma, tetapi obat kemoterapi sering menyebabkan kerusakan permanen pada jaringan atau organ normal sekaligus membunuh sel tumor dan mengurangi kapasitas kekebalan tubuh. Dengan demikian, kemoterapi tradisional tidak dapat mencapai efek yang diinginkan. Meminimalkan efek samping kemoterapi masih menantang. Statistik menunjukkan tingkat rata-rata tahunan myeloma baru telah meningkat sebesar 0,8% selama dekade terakhir [9]. Sementara itu, tidak ada rencana perawatan standar untuk pasien EMM. Oleh karena itu, perawatan baru untuk pasien EMM sangat dibutuhkan.

Untuk mengatasi keterbatasan pengobatan kemoterapi konvensional, para peneliti terutama menggunakan nanopartikel carfilzomib liposomal yang dapat secara efektif menargetkan beberapa sel myeloma [10]. Trombosit yang mengandung DOX dapat meningkatkan efektivitas terapi untuk limfoma [11]. Nanopartikel (misalnya, titik kuantum telluride kadmium atau CdTe QDs) dapat memperpanjang waktu sirkulasi dan pelepasan obat dengan cara yang dikontrol pH, meningkatkan kemanjuran, dan mengurangi toksisitas obat [12,13,14,15,16]. Polyethylene glycol (PEG), ditampilkan dengan hidrofilisitas, biokompatibilitas tinggi, keamanan, non-toksisitas, dan imunogenisitas rendah, dapat dikonjugasikan dengan CdTe QDs (PEG-CdTe QDs) untuk menginduksi efek "imun diabaikan", mengurangi atau bahkan menghindari plasma opsonisasi dan absorpsi oleh sistem retikuloendotelial [14]. Properti ini berkontribusi untuk memperpanjang waktu sirkulasi darah PEG dengan meminimalkan atau menghilangkan adsorpsi protein plasma pada partikel ini [17]. PEG-CdTe QDs secara efisien diinternalisasi oleh sel melalui endositosis fase cairan dan afinitas bilayer lipid pada permukaan membran plasma [18]. Sebagai kendaraan nanopartikel obat, obat yang dimuat CdTe QDs dapat melepaskan obat dalam pola pH-terkontrol dan dipicu pH, dan kompleks nanopartikel ini dapat melepaskan obat pada pH rendah yang mirip dengan lingkungan mikro tumor [13].

Dalam penelitian ini, sistem pengiriman obat nanopartikel (PEG-CdTe-DOX) disintesis untuk meningkatkan kemanjuran kemoterapi. Sistem ini memfasilitasi pengiriman DOX preferensial ke dalam sel PRMI 8226. Peta skema sintesis dan fungsi sistem ditunjukkan pada Gambar 1. Sistem penghantaran obat ditandai, dan efek anti-tumor serta toksisitas sistematisnya diuji secara in vitro. Studi ini dapat memberikan ide-ide baru untuk pengobatan EMM.

Ilustrasi skema kemungkinan mekanisme peningkatan aktivitas anti-tumor PEG-CdTe-DOX in vitro. Catatan:mereka dapat diinternalisasi ketika menargetkan sel tumor melalui kompatibilitas jaringan yang tinggi dari PEG. DOX menginduksi apoptosis sel tumor melalui pengaturan ekspresi gen terkait apoptosis

Bahan dan Metode

Materi

Kit uji protein PEG-CdTe QDs dan Pierce™ bicinchoninic acid (BCA) dibeli dari Sigma-Aldrich (St. Louis, USA). DOX diperoleh dari Dalian Meilun Biology Technology Co. (Dalian, Republik Rakyat Tiongkok). PRMI-1640 diperoleh dari Gibco Chemical Co. (Carlsbad, CA, USA). Fetal bovine serum (FBS) dibeli dari Wisent Inc. (Montreal, Kanada). Kit deteksi apoptosis Annexin V-Fluorescein isothiocyanate (FITC) dan pengujian sel menghitung kit-8 (CCK-8) diperoleh dari Beyotime Biotechnology Co., Ltd. (Nantong, Republik Rakyat Tiongkok), dan antibodi monoklonal terhadap Bax, Caspase- 3, Bcl2, -aktin diperoleh dari Cell Signaling Technology, plc. (Boston, AS). Mikroskop elektron transmisi (TEM) diterima oleh Laboratorium Optik Elektron Jepang, Ltd. (Tokyo, HT700, Jepang). Diameter hidrodinamik dan distribusi ukuran PEG-CdTe dan PEG-CdTe-DOX diukur dengan Zetasizer sizer NanoZs size analyzer (Malvern, Zetasizer Ultra, UK). Konsentrasi DOX dideteksi dengan HPLC (Jasco, LC-2000, Japan). Pengiriman DOX telah ditemukan oleh mikroskop confocal pemindaian Laser (Nikon, C 2, Jepang). Apoptosis dan intensitas fluoresensi sel PRMI 8226 dengan flow cytometer (BD, Biosciences Accuri C6, USA). Bercak protein dideteksi menggunakan sistem deteksi ECL (Tanon, 5200 Multi, China).

Persiapan PEG-CdTe-DOX

DOX diserap ke PEG-CdTe QDs melalui interaksi elektrostatik secara efisien. Secara singkat, 100 μl PEG-CdTe (1 mg/ml) dan 100 l DOX (1 mg/ml) dicampur dalam 800 μl air suling dengan pengadukan 100 rpm selama 24 jam pada 37 °C dalam gelap. PEG-CdTe-DOX dikumpulkan dan disentrifugasi selama 30 menit (4 °C, 30.000 rpm). PEG-CdTe-DOX dicampur dan disentrifugasi dua kali pada yang disebutkan di atas. DOX yang tidak bereaksi diuji dengan kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC) [19]. Efisiensi enkapsulasi (EE) dan pemuatan obat (DL) dihitung sebagai berikut:

$$ \mathrm{DL}=\frac{\mathrm{Berat}\ \mathrm{of}\ \mathrm{the}\ \mathrm{drug}\ \mathrm{in}\ \mathrm{NPs}}{\mathrm {Weight}\ \mathrm{of}\ \mathrm{the}\ \mathrm{NPs}}\times 100\% $$$$ \mathrm{EE}=\frac{\mathrm{Weight}\ \mathrm{of }\ \mathrm{the}\ \mathrm{drug}\ \mathrm{in}\ \mathrm{NPs}}{\mathrm{Initial}\ \mathrm{weight}\ \mathrm{of}\ \mathrm{the} \ \mathrm{drug}}\times 100\% $$

Morfologi PEG-CdTe QDs dicirikan oleh TEM. Diameter hidrodinamik PEG-CdTe dan PEG-CdTe-DOX diukur dengan dynamic light scatting (DLS) di PBS. Singkatnya, 20 ml PEG-CdTe-DOX (DOX, 1 mg/ml) dipindahkan ke dalam kantong dialisis (berat molekul cutoff 3500 Da), yang kemudian direndam dalam 180 ml PBS pada pH 5.0, 6.0,7.4 atau 8.0, di bawah putaran konstan (pada 100 rpm) pada 37 °C. Kemudian, 0,1 ml PBS dikumpulkan setiap 2 jam dan diganti dengan volume PBS yang setara. Konsentrasi DOX diukur dengan spektrofotometri pada 450 nm, dan pelepasan kumulatif DOX dari PEG-CdTe diplot menurut rasio pelepasan dari waktu ke waktu.

Mikroskopi Fluoresensi Confocal

Masuknya DOX ke dalam sel PRMI 8226 (multiple myeloma line) dikonfirmasi secara visual di bawah mikroskop confocal. Sel PRMI 8226 diperlakukan dengan PEG-CdTe, DOX, atau PEG-CdTe-DOX selama 4 jam. Kemudian, sel PRMI 8226 dikumpulkan, disentrifugasi, dan disuspensikan dalam 70 l PBS. Kemudian, sel-sel dipindahkan ke slide kaca. Setelah 4′,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) selama 10 menit, gambar fluoresensi confocal diambil dengan mikroskop confocal terbalik. Panjang gelombang emisi DAPI dan DOX masing-masing adalah 450 dan 585 nm.

Budaya Sel

Garis sel PRMI 8226 (sel multiple myeloma) dan 293 t (sel ginjal embrionik manusia) dibeli dari Shanghai Institute of Cells (Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China). Sel PRMI 8226 dikultur dalam media Roswell Park Memorial Institute (RPMI)-1640 yang dilengkapi dengan 10% FBS, sel 293 t dikultur dalam suplemen medium Eagle's medium (DMEM) yang dimodifikasi Dulbecco dengan 10% FBS, dan penisilin 100 U/ml , dan 100 μg/ml streptomisin pada 37 °C dalam atmosfer yang dilembabkan dengan 5% karbon dioksida (CO2 ).

Uji Viabilitas Sel

Viabilitas sel dievaluasi dengan uji CCK-8. Pertama, sel PRMI 8226 diunggulkan dalam pelat 96 sumur yang masing-masing berisi 100 μl 2 × 10 4 sel dan diobati dengan phosphate buffer saline (PBS) (kelompok kontrol), PEG-CdTe, DOX, atau PEG-CdTe-DOX. Konsentrasi DOX adalah 1,76 μg/ml setelah inkubasi selama 24, 48, atau 72 jam pada 37 °C dalam atmosfer yang dilembabkan dengan 5% CO2. 293 sel diunggulkan dalam pelat 96-sumur yang masing-masing berisi 100 μl 8 × 10 4 sel dan diobati dengan PEG-CdTe (0, 0.4, 0.8, 1.6, 3.2, 6.4, 12.8, 25.6 atau 51,2 g/ml) selama 24 jam. Kemudian, CCK-8 (10 μl) ditambahkan ke dalam 96-well plate dan diinkubasi lagi selama 3 jam. Viabilitas sel (%) dari PRMI 8226 sel dan 293 t dihitung sebagai (1 − ODpengobatan /ODkontrol ) × 100.

Serapan Seluler

Serapan seluler diukur secara kuantitatif dengan flow cytometry (FCM) untuk menentukan apakah konsentrasi DOX intraseluler meningkat dalam sel yang diberi perlakuan PEG-CdTe-DOX (Gbr. 3). Secara singkat, sel PRMI 8226 dikultur dengan PEG-CdTe, DOX, atau PEG-CdTe-DOX dalam pelat 24-sumur dan diinkubasi selama 24 jam. Sel disentrifugasi dan dicuci dua kali pada 1000 rpm selama 5 menit. Endapan didispersikan dalam 200 l PBS dan dianalisis dengan FCM. Anto-fluoresensi DOX berwarna merah, dan intensitas fluoresensi relatif (FI) dihitung sebagai FIsel yang diberi perlakuan /FI Sel PEG-CdTe .

Tes Studi Apoptosis Sel

Sel PRMI 8226 diunggulkan dalam pelat 24-sumur dengan kepadatan 3 × 10 5 sel. Setelah inkubasi dengan PBS, PEG-CdTe, DOX, atau PEG-CdTe-DOX selama 24 jam, sel-sel ini dikumpulkan melalui sentrifugasi pada 1000 rpm, dan dicuci tiga kali dengan PBS. Sel dalam kelompok yang berbeda diberi label dengan Annexin V-FITC (5 l) dalam buffer pengikat (100 l) selama 15 menit, diikuti dengan penambahan 5 l PI selama 5 menit dan di ruangan gelap. Tingkat apoptosis sel diukur dengan FCM.

Western Blotting

Sel PRMI8226 dipanen setelah perlakuan yang berbeda (PBS, PEG-CdTe, DOX, atau PEG-CdTe-DOX) dan menjadi sasaran western blotting. Total protein dikumpulkan dari semua kelompok dan konsentrasi protein dideteksi dengan metode Braford. Protein total (40 g) difraksinasi ukurannya dengan elektroforesis gel natrium dodesil sulfat poliakrilamida 10% (SDS/PAGE) dan dipindahkan ke membran polivinilidena difluorida. Kemudian, susu non-lemak 5% digunakan sebagai zat penghambat selama 1 jam pada suhu kamar. Western blotting dilakukan menggunakan antibodi monoklonal:-aktin (kontrol internal), Bax, Bcl2, Caspase-3. Bercak protein dideteksi menggunakan sistem deteksi ECL, dan pita protein diukur dengan Image J.

Analisis Statistik

Semua nilai diberikan sebagai mean ± standar deviasi. Perbedaan antara dua kelompok yang dianalisis dengan t . Siswa tes. Nilai P < 0,05 dianggap signifikan secara statistik. Semua eksperimen dilakukan setidaknya tiga kali pengulangan.

Hasil

Karakterisasi PEG-CdTe-DOX

PEG-CdTe dan PEG-CdTe-DOX menunjukkan struktur kristal dan tersebar dengan baik di PBS, seperti yang dideteksi oleh TEM (Gbr. 2a, b). Distribusi ukuran nanopartikel PEG-CdTe dan PEG-CdTe-DOX ditentukan oleh hamburan cahaya dinamis (DLS) (Gbr. 2c). DL dan EE DOX dalam PEG-CdTe-DOX ditentukan dengan HPLC (Gbr. 2e). Pelepasan DOX dimaksimalkan pada pH 5,0 dan 6,0, karena sekitar 92,5% dan 88% DOX yang dimuat dilepaskan ke PBS dalam 24 jam, dan laju pelepasan lebih lambat pada pH 7,4 dan 8,0, yang menunjukkan pola pelepasan yang dipicu pH (Gbr. 2d). Kemampuan pelepasan DOX yang sensitif terhadap pH efektif karena lingkungan asam terbentuk di lingkungan mikro tumor, di mana DOX dilepaskan dengan cepat dari kompleks PEG-CdTe-DOX. Diameter hidrodinamik rata-rata masing-masing adalah 8,20 dan 78,31 nm; EE dan DL berturut-turut adalah 77,20% ± 1,12% dan 42,12% ± 0,98%; potensi Zeta dari PEG-CdTe dan PEG-CdTe-DOX masing-masing adalah 20.12 ± 2.45 dan 10.50 ± 1,26 mV. Temuan ini menunjukkan pemuatan DOX yang menguntungkan pada PEG-CdTe dan sintesis PEG-CdTe-DOX yang berhasil. Oleh karena itu, konsentrasi DOX yang lebih tinggi di lingkungan mikro tumor dan konsentrasi DOX yang lebih rendah di jaringan normal dapat dicapai.

Karakteristik PEG-CdTe dan PEG-CdTe-DOX. Catatan:a , b Gambar TEM dari PEG-CdTe dan PEG-CdTe-DOX. c Analisis DLS PEG-CdTe dan PEG-CdTe-DOX. e Sistem penghantaran obat PEG-CdTe-DOX yang dioptimalkan mensintesis dari konsentrasi inkubasi DOX yang berbeda ke PEG-CdTe. d DOX dilepaskan dari PEG-CdTe-DOX dalam PBS pada pH 5,0, 6,0, 7,4, atau 8,0 pada 37°C in vitro. f Viabilitas sel 293 t setelah perawatan dengan konsentrasi PEG-CdTe yang berbeda

Gambar fluoresensi mikroskop confocal menunjukkan PEG-CdTe-DOX dapat mengirimkan DOX ke dalam sel PRMI 8226. Selain itu, fluoresensi merah yang secara nyata disimpan dalam sel PRMI 8226 kelompok PEG-CdTe-DOX dibandingkan dengan kelompok DOX menunjukkan bahwa PEG-CdTe dapat memperkuat penyerapan seluler PEG-CdTe-DOX dan pengiriman intraseluler dengan menargetkan sel RPMI 8226.

Serapan Seluler dan Sitotoksisitas PEG-CdTe-DOX In Vitro

Untuk menentukan apakah PEG-CdTe-DOX dapat secara eksklusif memfasilitasi akumulasi DOX dalam sel PRMI 8226, kami mengukur akumulasi DOX dengan flow cytometry (FCM) dari intensitas fluoresensi intraseluler. Konsentrasi DOX intraseluler dalam sel PRMI8226 meningkat secara signifikan pada kelompok PEG-CdTe-DOX dibandingkan dengan kelompok DOX (P < 0.01, Gbr. 4). Sitotoksisitas PEG-CdTe-DOX terhadap sel PRMI 8226 berhubungan positif dengan waktu inkubasi, yang juga lebih lama daripada kelompok DOX (72 jam, Gambar 4). Viabilitas sel setelah inkubasi selama 24, 48, dan 72 jam diperiksa menggunakan cell counting kit-8 (CCK-8), dan tingkat penghambatan PEG-CdTe-DOX yang sesuai adalah masing-masing 58%, 70%, dan 85%. . Hasilnya menunjukkan viabilitas sel PRMI8226 pada kelompok PEG-CdTe-DOX menurun secara signifikan dibandingkan dengan kelompok DOX (P < 0,05). Selain itu, tidak ada perbedaan signifikan dalam viabilitas sel yang diamati antara kelompok kontrol dan kelompok PEG-CdTe. Tidak ada perbedaan yang signifikan dalam viabilitas sel 397 sel t dengan PBS dan PEG-CdTe (konsentrasi PEG-CdTe sama dengan pada percobaan RPMI 8226). Temuan ini konsisten dengan konsentrasi DOX intraseluler (Gbr. 3 dan 4) dan menunjukkan PEG-CdTe membantu pengiriman yang ditargetkan tanpa mengganggu efek terapeutik. Dengan demikian, apoptosis sel PRMI 8226 sangat meningkat, menunjukkan PEG-CdTe-DOX dapat digunakan sebagai sistem penghantaran obat.

Gambar mikroskop fluoresensi sel PRMI 8226 setelah menerima PEG-CdTe, DOX, atau PEG-CdTe-DOX. Catatan:a , d PEG-CdTe; b , e DOX; c , f PEG-CdTe-DOX. Fluoresensi merah menunjukkan PEG-CdTe-DOX dengan panah (bilah skala:50 μm, × 400; panjang gelombang emisi DAPI dan DOX masing-masing adalah 450 dan 585 nm)

Rerata intensitas fluoresensi pada PRMI8226 berdasarkan flow cytometry dan penghambatan pertumbuhan sel PRMI8266 dengan perlakuan yang berbeda. Catatan:a PEG-CdTe; b DOX; c PEG-CdTe-DOX; d intensitas fluoresensi DOX dan PEG-CdTe-DOX dibandingkan dengan PEG-CdTe (**P < 0,01). e Analisis CCK-8 dari sel PRMI 8226 yang diobati dengan PBS (kontrol), PEG-CdTe, DOX, dan PEG-CdTe-DOX pada 24, 48, dan 72 jam (*P < 0,05)

Apoptosis sel PRMI8226

Tingkat apoptosis total sel PRMI8226 yang diukur dengan FCM masing-masing adalah 4,78%, 6,95%, 34,07%, dan 66,5% pada kelompok kontrol, PEG-CdTe, DOX, dan PEG-CdTe-DOX (Gbr. 5). Tingkat apoptosis pada kelompok PEG-CdTe-DOX meningkat secara signifikan dibandingkan dengan kelompok DOX (P < 0,01). Namun, tingkat apoptosis tidak berbeda secara signifikan antara kelompok kontrol dan kelompok PEG-CdTe, menunjukkan bahwa PEG-CdTe aman dan dapat sangat meningkatkan kemanjuran DOX.

Laju apoptosis sel PRMI 8226 dengan perlakuan yang berbeda. Catatan:a PBS; b PEG-CdTe; c DOX; d PEG-CdTe-DOX. e Perbandingan tingkat apoptosis sel PRMI8226 dalam kelompok yang berbeda ditunjukkan dalam grafik batang (**P < 0,01 bila dibandingkan dengan kontrol; ## P < 0.01 bila dibandingkan dengan DOX)

Western Blotting

Western blotting dilakukan untuk mengukur tingkat ekspresi protein terkait apoptosis Bax, Caspase-3, dan Bcl-1 (Gbr. 6). Bax dan Caspase-3 secara bertahap diregulasi di kedua kelompok DOX dan PEG-CdTe-DOX. Sebaliknya, ekspresi Bcl2 berubah terbalik. Pada kelompok PEG-CdTe-DOX, Bax dan Caspase-3 diekspresikan secara kuat dibandingkan dengan kelompok DOX (P <0,05), sedangkan ekspresi Bcl2 paling rendah. Temuan ini mengkonfirmasi bahwa aktivitas antitumor PEG-CdTe-DOX adalah yang paling efektif di antara yang lain.

Ekspresi protein gen terkait apoptosis sel PRMI 8226 dengan perlakuan berbeda. Catatan:a PBS; b PEG-CdTe; c DOX; d PEG-CdTe-DOX (*P < 0,05)

Diskusi

Penyebab utama kegagalan kemoterapi tumor adalah intoleransi pasien. Regimen PAD yang terdiri dari Bortezomib, DOX, dan deksametason adalah terapi lini pertama untuk multiple myeloma [9]. DOX memainkan peran penting dalam pengobatan multiple myeloma. DOX menghambat proliferasi dan menginduksi apoptosis sel tumor dengan mengganggu DNA [20]. Namun, obat sitotoksik seperti DOX menginduksi berbagai efek samping pada jaringan dan organ normal, terutama kardiotoksisitas [21]. Myeloma paling sering didiagnosis di antara orang berusia 65 hingga 74 tahun [22], dan pasien multiple myeloma yang lebih tua sering menderita disfungsi organ dan tidak dapat menerima kemoterapi dosis tinggi untuk meningkatkan hasil. Toleransi adalah jaminan untuk melanjutkan pengobatan multiple myeloma dan dengan demikian membatasi penggunaan klinis DOX. Oleh karena itu, banyak pasien EMM tidak memiliki kesempatan untuk menerima pengobatan yang efektif karena kegagalan untuk menjalani kemoterapi dosis tinggi. Oleh karena itu, sangat mendesak untuk mengembangkan metode yang dapat mengurangi efek samping dan meningkatkan efek terapeutik. Dalam pekerjaan ini, kami mengembangkan sistem pengiriman DOX-loaded menggunakan nanopartikel PEG-CdTe, yang mampu mengkonsentrasikan obat secara selektif dalam jaringan tumor melalui sirkulasi sistemik.

Penelitian kami mengungkapkan bahwa nanopartikel PEG-CdTe dapat memuat DOX dengan DL dan EE tinggi (Gbr. 2e), yang konsisten dengan penelitian lain [12, 13]. Selain itu, nanopartikel PEG-CdTe dengan diameter 8,2 nm (< 10 nm) dapat dengan cepat dimetabolisme oleh sistem urinaria [23], dan nanopartikel PEG-CdTe-DOX berukuran 78,31 nm (< 200 nm) memperpanjang sirkulasi darah. waktu dan mengurangi atau bahkan menghindari opsonisasi dan penyerapan plasma dalam sistem retikuloendotelial [23]. Sebagai pembawa nanopartikel, obat dilepaskan dari PEG-CdTe dalam pola yang dipicu pH dan dikontrol pH dan memperpanjang periode sirkulasi, yang penting untuk sistem penghantaran obat yang praktis untuk mencegah respon imun yang tidak diinginkan dan reaksi jaringan terhadap pembawa obat. [24]. Lingkungan mikro tumor berada di bawah pH yang lebih rendah dibandingkan dengan jaringan normal karena keadaan hipoksia [25], dan dengan demikian melepaskan lebih banyak DOX. Konsentrasi obat dalam lingkungan mikro asam (jaringan tumor), dan dengan demikian kemanjuran obat kemoterapi, dapat ditingkatkan [26]. Oleh karena itu, obat dilepaskan secara masif di sekitar sel tumor, sedangkan obat sebagian besar tetap berada di pembawa dalam lingkungan fisiologis normal dan lebih sedikit dilepaskan ke jaringan normal. Eksperimen intraseluler juga mengkonfirmasi bahwa lebih banyak DOX dikirim ke PRMI 8226 sel. Oleh karena itu, kemanjuran kemoterapi ditingkatkan dan efek buruk pada jaringan normal diinduksi.

Eksperimen in vitro secara konsisten menunjukkan bahwa PEG-CdTe-DOX menargetkan sel tumor dan meningkatkan akumulasi obat di sana (Gbr. 3). Demikian pula, penghambatan proliferasi dan apoptosis sel PRMI 8226 meningkat oleh PEG-CdTe-DOX dibandingkan dengan DOX saja pada konsentrasi yang sama (Gbr. 4). Oleh karena itu, DOX yang lebih rendah diperlukan untuk mencapai efisiensi kemoterapi yang sama. Selain itu, penghambatan proliferasi sel RPMI 8226 dan induksi apoptosis dapat ditingkatkan dengan PEG-CdTe-DOX, yang merupakan cara utama obat membunuh sel myeloma (Gbr. 5). Selanjutnya, tidak ada perbedaan signifikan yang ditemukan antara kelompok PEG-CdTe dan kelompok kontrol, yang menegaskan PEG-CdTe tidak memiliki aktivitas terapeutik secara in vitro. Apa yang harus dicatat adalah bahwa hasil kami menunjukkan keamanan tinggi dan sitotoksisitas rendah PEG-CdTe pada konsentrasi rendah, yang konsisten dengan penelitian lain [12, 27]. Namun, tingkat apoptosis sel PMIR 8226 yang dievaluasi oleh FCM pada kelompok PEG-CdTe-DOX jelas lebih tinggi daripada kelompok DOX (P < 0,01). Dengan demikian, PEG-CdTe dapat secara signifikan mengurangi efek samping DOX dengan mengirimkan obat ke sel tumor.

Tiga jalur utama apoptosis dipertimbangkan:jalur mitokondria, jalur retikulum endoplasma, dan jalur reseptor kematian. Dalam jalur mitokondria, faktor apoptogenik (misalnya, sitokrom C) pertama kali dilepaskan dari mitokondria ke dalam sitosol, dan kemudian memulai apoptosis jalur ini yang diinduksi oleh jalur caspase [28]. Keluarga Bcl2 terdiri dari protein pro-apoptosis (Bax, Bad, dan Bak) dan protein anti-apoptosis (Bcl-xl dan Bcl2) [29]. Bax dapat bermigrasi dari sitosol ke membran mitokondria ketika dirangsang oleh sinyal apoptosis, yang merupakan puncak dari mekanisme seluler "hidup atau mati". Bcl2 dan Bax adalah sepasang regulasi gen positif dan negatif, karena Bax menginduksi apoptosis sedangkan Bcl2 menghambatnya [30]. Caspase-3 mungkin tidak hanya mempromosikan apoptosis, sementara bertahan hidup adalah penghambat apoptosis terkuat, tetapi juga mempromosikan proliferasi sel, yang dapat secara langsung mengaktifkan caspase-3 dan caspase-7, sehingga menghalangi apoptosis [31, 32]. Caspase-3, algojo dalam keluarga caspase, juga dapat membelah dan menonaktifkan polimerase poli-adp-ribosa ketika dimulai [12]. Dalam penelitian ini, ekspresi protein apoptosis terkait dideteksi untuk mengeksplorasi mekanisme molekuler bagaimana PEG-CdTe-DOX meningkatkan aktivitas antitumor. Ditemukan bahwa PEG-CdTe-DOX dapat meningkatkan efek sitotoksik pada sel tumor dengan menginduksi apoptosis melalui jalur apoptosis yang dimediasi caspase.

Kesimpulan

Kami membuat PEG-CdTe-DOX untuk perawatan EMM dengan EE dan DL tinggi. Sistem ini dapat mengantarkan DOX ke sel RPMI 8226 secara tepat sasaran, sehingga meningkatkan efek terapeutik dan menurunkan efek samping DOX. Penargetan CdTe yang dimodifikasi PEG dapat meningkatkan efektivitas kemoterapi dan mengurangi efek samping, yang dapat membuka jalan bagi pengobatan kanker yang lebih baik.

Singkatan

DAPI:

4′,6-diamidino-2-phenylindole

DL:

Pemuatan obat

DOX:

Doksorubisin

EE:

Efisiensi enkapsulasi

EMM:

Mieloma multipel ekstrameduler

FCM:

Aliran sitometri

HPLC:

Kromatografi cair kinerja tinggi

MM:

Mieloma multipel

PBS:

Garam penyangga fosfat

PEG-CdTe-DOX:

Titik kuantum telluride kadmium yang dimodifikasi polietilen glikol

SDS/HALAMAN:

Elektroforesis gel natrium dodesil sulfat poliakrilamida

TEM:

Mikroskop Elektron Transmisi


bahan nano

  1. Nanofiber dan filamen untuk pengiriman obat yang ditingkatkan
  2. N,N-Dimethyl Formamide Mengatur Fluoresensi Titik Kuantum MXena untuk Penentuan Sensitif Fe3+
  3. Kerangka Logam–Organik Responsif Lingkungan sebagai Sistem Pengiriman Obat untuk Terapi Tumor
  4. Pengiriman Obat Berbasis Sel untuk Aplikasi Kanker
  5. Zebrafish:Sistem Model Waktu Nyata yang Menjanjikan untuk Pengiriman Obat Neurospesifik yang Dimediasi Nanoteknologi
  6. 131I-Traced PLGA-Lipid Nanoparticles sebagai Pembawa Pengiriman Obat untuk Pengobatan Kemoterapi Target Melanoma
  7. Nanoteknologi:dari Sistem Pencitraan Vivo hingga Pengiriman Obat Terkendali
  8. Sintesis Hijau InP/ZnS Core/Shell Quantum Dots untuk Aplikasi di Dioda Pemancar Cahaya Bebas Logam Berat
  9. Pendekatan Sederhana untuk Sintesis Titik Kuantum Karbon Berpendar dari Air Limbah Tahu
  10. Peran yang Muncul untuk IoT dalam Sistem Pengiriman Perawatan Kesehatan