Metode Baru Tanpa Pelarut Organik untuk Nanodrug Target untuk Meningkatkan Khasiat Antikanker
Abstrak
Karena kelompok hidrofobik selalu penting untuk sintesis nanopartikel yang mengandung obat, sebagian besar metode sangat bergantung pada pelarut organik, yang mungkin tidak sepenuhnya dihilangkan dan mungkin menjadi ancaman potensial bagi pasien. Dalam penelitian ini, kami sepenuhnya "hijau" mensintesis 10-hydroxycamptothecine (HCPT), nanoneedles (HFND) yang dimodifikasi folat (FA) untuk terapi kanker yang sangat efisien dengan pemuatan obat yang tinggi, properti penargetan, dan kemampuan pencitraan. Perlu dicatat bahwa tidak ada pelarut organik yang digunakan dalam proses persiapan. Studi serapan sel in vitro dan studi distribusi in vivo menunjukkan bahwa HFND, dengan FA di permukaan, mengungkapkan properti penargetan yang jelas dan memasuki sel HeLa lebih mudah daripada nanoneedles kitosan-HCPT tanpa modifikasi FA (NDs). Tes sitotoksisitas menggambarkan bahwa HFND memiliki kemampuan membunuh yang lebih baik untuk sel HeLa daripada obat individu atau ND dalam dosis yang sama, menunjukkan efek antikanker yang baik. Eksperimen antikanker in vivo selanjutnya mengungkapkan efek antikanker yang nyata dan efek samping yang lebih rendah dari HFND. Metode baru tanpa pelarut organik ini akan menghasilkan sistem penghantaran obat berkelanjutan yang menjanjikan untuk diagnosis dan pengobatan kanker.
Latar Belakang
Selama dua dekade terakhir, konsentrasi penelitian difokuskan pada peningkatan sifat farmakokinetik suboptimal kemoterapi untuk meningkatkan kemanjurannya [1, 2]. Kemajuan signifikan telah dibuat, dan banyak sistem penghantaran obat multifungsi berbasis nanopartikel telah berhasil disiapkan, yang menunjukkan berbagai sifat gabungan seperti sirkulasi lama [3, 4], penargetan [5,6,7], pencitraan [8] ,9,10], sensitivitas pH [11, 12], dan pelepasan obat berkelanjutan [9, 13].
Dalam beberapa tahun terakhir, bentuk partikel non-bola telah menarik perhatian lebih dan lebih untuk efek potensial mereka pada pengiriman obat [14,15,16,17,18,19]. Telah ada bukti bahwa bentuk memiliki pengaruh pada banyak sifat partikel, seperti biodistribusi dan degradasi [20,21,22]. Yang terpenting, internalisasi seluler terbukti sangat bergantung pada bentuk [23,24,25]. Karena partikel harus bisa masuk ke sel kanker dan bertindak sesuai target terapeutiknya untuk membunuhnya. Dan banyak penelitian telah menemukan bahwa sel kanker lebih menyukai partikel dengan rasio aspek tinggi [10, 26].
Namun, sebagian besar metode ini sangat bergantung pada pelarut organik, terutama karena gugus hidrofobik yang dibutuhkan dalam proses preparasi nanopartikel [27]. Pelarut organik ini mungkin tersisa di dalam partikel dan tidak dapat dihilangkan seluruhnya dengan cara konvensional, seperti distilasi bertekanan rendah atau pengeringan beku. Akibatnya, sejumlah pelarut organik tertinggal dalam obat, yang disebut pelarut residu. Meskipun pelarut residu sangat sedikit dan mungkin memenuhi petunjuk khusus yang diterbitkan dalam farmakope yang secara ketat mengontrol jumlah maksimum pelarut residu yang diperbolehkan dalam produk farmasi, pelarut residu akan terakumulasi dalam tubuh dan dapat menonjolkan penyakit atau menyebabkan penyakit serius lainnya. masalah. Oleh karena itu, produsen telah bercita-cita untuk meminimalkan jumlah pelarut organik yang digunakan dalam proses produksi obat. Oleh karena itu, akan menjadi lompatan besar bagi obat-obatan, kesehatan manusia, dan lingkungan untuk menggunakan bahan kimia “hijau” ke dalam industri farmasi, meskipun menghadapi sejumlah kesulitan.
Dalam penelitian ini, kami mengembangkan nanoneedles (HFNDs) yang dimodifikasi dengan HCPT dengan rasio aspek tinggi dan ujung yang tajam melalui metode yang sepenuhnya hijau tanpa menggunakan pelarut organik apa pun. Pengendapan pH terkontrol dari HCPT dan kitosan termodifikasi FA (CS-FA) menyebabkan nukleasi nanoneedles dengan HCPT nanokristalin sebagai inti yang dibungkus dengan CS-FA sebagai penstabil sterik. HFND ditemukan memiliki sifat penargetan dan kemampuan pencitraan yang baik. Studi in vitro dan in vivo kemudian diselidiki secara sistematis. Hasil ini menyoroti potensi besar nanoneedles fungsional pencitraan FA yang dimodifikasi untuk kemoterapi yang sangat efisien, serta untuk aplikasi diagnostik kanker.
Metode
Materi
Semua bahan kimia memiliki tingkat analitik dan digunakan saat diterima tanpa pemurnian lebih lanjut. Air deionisasi (DI) digunakan dalam semua percobaan. FA dibeli dari Bio Basic Inc. 10-hydroxycamptothecine (HCPT; kemurnian>99%) dibeli dari Lishizhen Pharmaceutical Co., Ltd. Chitosan (Mw = 70 000, 90% derajat deasetilasi) diperoleh dari Zhejiang Aoxing. T -Hydroxysuccinimide (NHS) dan 1-(3-dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC) dibeli dari Sigma-Aldrich.
Sintesis Konjugat FA-Kitosan
FA (10 mg), kitosan (20 mg), EDC (4 mg), dan NHS (4 mg) ditambahkan ke dalam 2 mL larutan buffer PBS (pH 5,5) dan diaduk pada rt selama 12 jam untuk mendapatkan suspensi CS-FA . Kemudian, suspensi didialisis dengan larutan buffer (pH 10) untuk menghilangkan kelebihan molekul FA. Suspensi yang tersisa disentrifugasi (5000 rpm) dan diliofilisasi selama 24 jam untuk mendapatkan bubuk CS-FA kering.
Persiapan HFND
HCPT (10 g) dilarutkan dalam 200 L larutan NaOH (0,1 M) untuk mendapatkan larutan A, dan CS-FA (10 g) dilarutkan dalam 200 L HCl (0,1 M) untuk mendapatkan larutan B. Selanjutnya larutan A dan larutan B ditambahkan tetes demi tetes ke dalam air murni (1 mL) dengan pengadukan kuat selama 30 detik, dan campuran tersebut disonikasi (200 W) dalam penangas es selama 6 menit. Suspensi disentrifugasi (10.000 rpm, 5 menit) dan diliofilisasi selama 24 jam. Untuk pembuatan ND, larutan kitosan digunakan untuk menggantikan larutan B.
Karakterisasi
Morfologi HFND diperiksa dengan SEM (UV-70) pada 15 kV. Ukuran dan nilai zeta-potensial ditentukan oleh mesin Malvern Zetasizer Nano-ZS (Malvern Instruments, Malvern). Tiga pengukuran paralel dilakukan untuk menentukan nilai rata-rata. Kristalinitas HFND dianalisis dengan XRD (X'pert PRO). Kandungan FA dalam HFND ditentukan dengan spektrofotometri UV (Beckman DU800). Semua sampel diuji pada 281 nm. Kurva standar digambar sebelumnya untuk menentukan konsentrasi FA. Kandungan HCPT dalam HFND ditentukan dengan spektrofotometri fluoresensi pada 383 nm. Kurva standar digambar terlebih dahulu untuk menentukan konsentrasi HCPT. Efisiensi konten dan jebakan dihitung dengan Persamaan. (1, 2, 3, dan 4):
Studi pelepasan obat in vitro dari HFND dilakukan dengan menggunakan teknik dialisis. HFND didispersikan dalam larutan buffer PBS (10 mL) dan ditempatkan dalam kantong dialisis yang telah membengkak (MWCO 3500 Da). Kantong dialisis kemudian direndam dalam PBS (0,1 M, 200 mL, pH 7,4) dan digoyang-goyangkan terus menerus dalam inkubator pengocok (100 rpm) pada suhu 37°C. Semua sampel diuji dengan spektrofotometri fluoresensi.
Pencitraan Sel Confocal
Pencitraan confocal sel dilakukan menggunakan mikroskop confocal pemindaian laser Leica. Pencitraan HCPT dilakukan di bawah eksitasi laser 382 nm, dan emisi dikumpulkan dalam kisaran 500-550 nm. Sel HeLa diunggulkan dan diprainkubasi pada suhu 37 °C selama 24 jam (5% CO2 ) sebelum diinkubasi dengan HFND selama 8 jam.
Serapan Seluler Diukur dengan Pengukuran Fluoresensi
Sel HeLa diunggulkan dalam piring 24-sumur (1 × 10
6
ml/sumur). Plate kemudian diinkubasi pada suhu 37 °C selama 24 jam dalam atmosfer yang dilembabkan (5% CO2 ). Sel-sel kemudian diinkubasi dengan ND dan HFND pada konsentrasi HCPT yang setara. Sel-sel yang diberi obat diinkubasi selama 6 jam pada 37°C, diikuti dengan dicuci dua kali dengan PBS, dan dicerna dengan pengobatan tripsin (0,05%)/EDTA. Suspensi disentrifugasi (1000 rpm, 4°C) selama 4 menit. Pelet sel dicuci dengan PBS untuk menghilangkan fluoresensi latar belakang dalam medium. Setelah dua siklus pencucian dan sentrifugasi, sel disuspensikan kembali dengan 2 mL PBS dan diganggu sepenuhnya oleh sonikasi yang kuat. Jumlah HCPT dalam campuran sonikasi dianalisis dengan spektroskopi fluoresensi (eksitasi pada 382 nm). Sel kosong tanpa obat diukur untuk menentukan tingkat auto-fluoresensi sel sebagai kontrol.
Uji Sitotoksisitas
Sitotoksisitas HFND ditentukan dengan uji MTT. Secara singkat, jumlah sel HeLa fase eksponensial yang memadai dilapisi dalam rangkap lima dalam pelat mikro beralas datar 96 sumur dan diinkubasi selama 24 jam dengan adanya obat/partikel. Dalam penelitian ini, 20 L 3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2-H-tetrazolium bromide (MTT) solusi (5 mg/mL dalam PBS) ditambahkan di setiap sumur, dan pelat diinkubasi pada suhu 37 °C selama 4 jam lagi. Setelah itu, ditambahkan 150 L dimetilsulfoksida (DMSO), dan pelat diaduk di atas penangas air pada suhu 37 °C selama 30 menit. Absorbansi pada 570 nm diukur menggunakan Microplate Reader (model 680; Bio-Rad).
Biodistribusi
Untuk pencitraan fluoresensi in vivo, DiR dienkapsulasi ke dalam ND dan HFND. DiR-NDs dan DiR-HFNDs diberikan secara intravena ke tikus telanjang yang mengandung tumor HeLa melalui vena ekor dengan dosis setara DiR-HCPT per kilogram berat badan tikus. Pada interval waktu yang telah ditentukan, tikus dibius dan dicitrakan dengan sistem pencitraan in vivo Maestro (Cambridge Research &Instrumentation, Woburn, MA, USA). Setelah 24 jam, tikus dikorbankan, dan tumor serta organ utama (limfa, hati, ginjal, paru-paru, dan jantung) dipotong, diikuti dengan mencuci permukaan dengan NaCl 0,9% untuk pencitraan ex vivo.
Penghambatan Tumor Di Vivo
Saat volume tumor HeLa dari tikus yang mengandung tumor HeLa kira-kira 60 mm
3
, tikus secara acak dibagi menjadi empat kelompok dan diobati dengan injeksi intravena NaCl 0,9%, HCPT bebas, ND, dan HFND setiap 3 hari dengan dosis 80 μg HCPT per tikus. Volume tumor dan berat badan dipantau setiap 3 hari. Volume tumor dihitung dengan rumus berikut:volume tumor = 0.5 × panjang × lebar
2
.
Setelah 21 hari, mencit dikorbankan, diikuti dengan pengangkatan tumor dan penimbangan. Kemudian, tumor difiksasi dalam paraformaldehida 4% semalaman pada suhu 4 °C, dimasukkan ke dalam parafin, dipotong (4 μm), diwarnai dengan hematoxylin dan eosin (H&E), dan diamati menggunakan sistem mikroskop digital.
Analisis Statistik
Signifikansi statistik dari hasil pengobatan dinilai menggunakan t . Siswa tes (dua sisi); P < 0,05 dianggap signifikan secara statistik dalam semua analisis (tingkat kepercayaan 95%).
Hasil dan Diskusi
Sintesis Konjugat FA-Chitosan
Pertama, kami mengkonjugasikan FA ke kitosan melalui reaksi amidasi antara gugus akhir karboksilat FA dan amidogen kitosan (Gbr. 1). Struktur konjugasi (CS-FA) dikonfirmasi oleh spektroskopi Fourier transform infrared (FT-IR). Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2, puncak pada 1605/cm menjadi lebih kuat dalam spektrum IR CS-FA dibandingkan dengan kitosan, sesuai dengan getaran regangan C=O dari ikatan amido baru. Hasil penelitian menunjukkan bahwa FA berhasil terkonjugasi ke amidogen kitosan melalui ikatan amido. Untuk menyelidiki persentase FA dalam konjugasi, kurva standar dibuat dengan spektrofotometri ultraviolet. Dan persentase FA dihitung menjadi 23,4 ± 2,5%.
Rute sintetis konjugat CS-FA
Spektrum FTIR dari (a ) FA, (b ) kitosan, dan (c ) CS-FA
Persiapan HFND
Sudah menjadi rahasia umum bahwa kelarutan HCPT dalam air sangat buruk, tetapi dapat larut dalam alkali. Kitosan justru sebaliknya:larut dalam asam dan tidak larut dalam air. Dan CS-FA menunjukkan kelarutan yang mirip dengan kitosan. Oleh karena itu, HCPT dan CS-FA masing-masing dilarutkan dalam alkali dan asam. Ketika kedua larutan dicampur, reaksi netralisasi akan terjadi. Campuran yang dihasilkan dikontrol menjadi netral, yang akan menjadi pelarut yang buruk untuk HCPT dan CS-FA. Penurunan kelarutan yang dipicu oleh perubahan pH memberikan peluang untuk nukleasi nanoneedles HCPT dan kopresipitasi CS-FA yang menyertainya ke nanoneedles HCPT yang sedang tumbuh (Gbr. 3a). Nukleasi dinamis dan pengendapan nanoneedles di bawah ultrasound, ditambah oklusi aktif bahan lunak CS-FA, mengarah pada pembentukan HFND, alih-alih kristal HCPT massal. Untuk mengoptimalkan kondisi formulasi, percobaan kondisi dirancang untuk mempelajari pengaruh rasio HCPT terhadap CS-FA, daya ultrasonik, pH campuran yang dihasilkan, dan konsentrasi campuran yang dihasilkan terhadap morfologi HFNDs (Tabel 1).
a Ilustrasi metode persiapan HFND yang sepenuhnya hijau. b , c Gambar SEM dari HFND
Gambar 4 menunjukkan morfologi partikel dalam kondisi yang berbeda. Ketika CS-FA terlalu banyak, kelebihan CS-FA akan menempel pada permukaan partikel yang dihasilkan (Gbr. 4a). Meskipun CS-FA terlalu sedikit, CS-FA tidak mampu menghentikan pertumbuhan jarum nano HCPT, yang rentan terhadap agregat (Gbr. 4b). Karena nukleasi dipicu oleh perubahan pH, pH campuran yang dihasilkan memainkan peran penting dalam proses preparasi. PH harus dikontrol hingga netral, atau kristalisasi akan rusak (Gbr. 4c). Kekuatan ultrasonik juga memiliki pengaruh besar pada morfologi HFND. Nanoneedles akan beragregasi pada daya rendah (Gbr. 4d) dan terurai menjadi fragmen pada kekuatan tinggi (Gbr. 4e). Selain itu, konsentrasi campuran yang dihasilkan ternyata memiliki pengaruh besar pada ukuran HFND. Ukuran berkurang dengan meningkatkan konsentrasi (Gbr. 3b dan 4f).
a –f Gambar SEM HFND dalam kondisi yang berbeda (lihat detail di Tabel 1). g Distribusi ukuran partikel HFND. h Potensi zeta dari HFND
Gambar 3b, c menunjukkan morfologi HFND berbentuk jarum yang dioptimalkan dengan panjang rata-rata sekitar 800 nm dan lebar sekitar 80 nm. Hasil pengukuran DLS menunjukkan ukuran 104.3 ± 5.7 nm (Gbr. 4g) dan potensi zeta +16.3 ± 1.9 mv (Gbr. 4h). Terlebih lagi, dispersi HFND 2% berat menunjukkan stabilitas yang baik setidaknya selama 2,5 hari. Karena tidak ada sinyal fluoresensi dari CS-FA, kami dapat mengukur konten pemuatan obat HCPT dari HFND dengan menggunakan karakteristik fluoresensi HCPT. Konten pemuatan obat HCPT dari HFND adalah 70,2 ± 3,1%, dan efisiensi enkapsulasi adalah 83,1%. Dan kandungan FA dari HFND adalah 7,0%, yang dihitung melalui persentase FA dalam CS-FA.
Analisis XRD
Seperti diketahui, bentuk obat sangat mempengaruhi sifat nanopartikel. Oleh karena itu, sangat penting untuk memahami bentuk HCPT di HFND. Difraksi sinar-X digunakan untuk mendeteksi bentuk HCPT dalam HFND (Gbr. 5). Jelas bahwa HCPT murni menunjukkan banyak puncak kristal yang tajam, mewakili karakteristik kristalinitas tinggi. Sementara puncak luas kitosan semikristalin masih ada dalam pola XRD HFNDs, sebagian besar puncak milik HCPT, menunjukkan kristalinitas HCPT yang tinggi. Singkatnya, hasil XRD menunjukkan bahwa HCPT dalam keadaan kristal di HFNDs. Selain itu, kinetika pertumbuhan HCPT dalam HFND telah diubah, terutama karena oklusi aktif dan efek pengekangan CS-FA. Untuk menyelidiki efek CS-FA dalam proses kristalisasi, kristal HCPT disiapkan tanpa keberadaan CS-FA. Gambar 6 menunjukkan morfologi kristal HCPT. Mereka berbentuk batang, dengan panjang lebih dari 10 m, yang sama sekali berbeda dari HFND. Ini lebih lanjut menunjukkan bahwa CS-FA telah mengubah kinetika pertumbuhan HCPT dalam HFND.
Pola XRD dari (a ) kitosan, (b ) HCPT, dan (c ) MHND
Gambar SEM kristal curah HCPT
Studi Pelepasan Obat In Vitro
Karena perilaku pelepasan obat merupakan properti penting untuk sistem penghantaran obat, studi pelepasan in vitro dari HFND dilakukan dengan menggunakan teknik dialisis, bersama dengan bubuk HCPT gratis. Semua sampel diuji dengan kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC). Profil pelepasan ditunjukkan pada Gambar. 7. Profil HCPT gratis menunjukkan bahwa setidaknya 30% obat dilepaskan pada waktu pengambilan sampel pertama 1 jam dan hampir 100% pada 18 jam. Namun, profil pelepasan HFND tampaknya merupakan pelepasan kedua obat yang berkepanjangan dan berkelanjutan selama 48 jam. Pelepasan obat yang berkepanjangan dapat dikaitkan dengan bahwa cangkang polimer CS-FA dapat membatasi pelepasan obat di inti. Keuntungan ini dapat mendorong penerapan HFND untuk sistem penghantaran obat yang berkelanjutan.
Profil pelepasan obat in vitro dari MHND dalam PBS (pH 7.4) pada 37 °C. (a ) HCPT gratis; (b ) HFND
Serapan Seluler
Tidak peduli bagaimana sistem penghantaran obat mencapai lokasi tumor target, dengan pemberian sistemik atau dengan pemberian lokal langsung, sangat penting jika mereka dapat menembus di dalam area tumor untuk bekerja pada target intraseluler mereka. Mikroskop pemindaian laser confocal (CLSM) dilakukan untuk menilai serapan seluler HFND. Untuk mengevaluasi efisiensi penyerapan seluler oleh sel HeLa, HFND dan nanoneedles (NDs; drug loading = 64,7%) diinkubasi dengan sel HeLa selama 8 jam pada 37°C (ND disiapkan oleh HCPT dan kitosan melalui metode yang sama dengan HFND). Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 8, emisi fluoresensi HCPT yang jauh lebih intens terdeteksi dari sel yang terpapar HFND daripada sel yang terpapar ND setelah 8 jam inkubasi, yang menggambarkan bahwa FA pada permukaan partikel dapat sangat meningkatkan serapan seluler.
Penghantaran obat intraseluler selama 8 jam pada 37°C. Gambar mikroskop pemindaian laser confocal dari sel HeLa yang diinkubasi dengan a HFND dan b ND
Untuk mengkonfirmasi lebih lanjut bahwa tingkat internalisasi seluler HFND lebih cepat, pengukuran fluoresensi dilakukan untuk mengukur perbedaan intensitas emisi fluoresensi HCPT dalam sel HeLa. Konsisten dengan pengamatan CLSM, HFND jauh lebih disukai daripada ND dalam proses internalisasi seluler (Gbr. 9). Ini selanjutnya memvalidasi properti penargetan HFND.
Pengukuran fluoresensi sel HeLa yang diinkubasi dengan HFND (a ) dan ND (b ) selama 8 jam masa inkubasi pada 37 °C; P < 0,05
Uji Sitotoksisitas
Untuk menyelidiki lebih lanjut kemungkinan penggunaan HFND untuk pengiriman obat lokal, kami menguji kemampuan membunuh HFND ke sel kanker. Sitotoksisitas HFND dievaluasi menggunakan uji MTT dengan sel HeLa. HCPT dan ND bebas yang mengandung konsentrasi HCPT yang setara digunakan sebagai kontrol. Konsentrasi HCPT adalah 0,50, 1,00, 2,00, 4,00, 8,00, dan 16 μg/mL. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10, sitotoksisitas HCPT lebih tinggi daripada ND, terutama karena tingkat pelepasan obat HCPT yang jauh lebih cepat daripada ND. Namun demikian, sitotoksisitas HFND lebih tinggi daripada HCPT. Ini mungkin karena sifat penargetan FA pada permukaan HFND, yang dapat membantu partikel memasuki sel dan membunuhnya. Dengan demikian, HFND menunjukkan kemampuan membunuh yang sangat baik untuk sel kanker. Hasil ini mengkonfirmasi bahwa FA pada permukaan HFND dapat meningkatkan penyerapan seluler dari partikel dan dengan demikian meningkatkan kemampuan membunuh mereka ke sel kanker dengan mengikat reseptor FA.
Viabilitas sel in vitro dari sel HeLa yang diobati dengan (a ) HCPT gratis, (b ) ND, dan (c ) HFND setelah inkubasi 24 jam. P < 0,05
Biodistribusi
Untuk mengevaluasi kemampuan target tumor dari nanoneedles obat ganda, DiR digunakan sebagai probe fluoresensi inframerah-dekat untuk dienkapsulasi menjadi HCPT, NDs, dan HFNDs gratis pada konsentrasi DiR yang setara. 0,9% NaCl, DiR-NDs, dan DiR-HFNDs disuntikkan secara intravena ke tumor yang mengandung tikus yang berasal dari sel HeLa karsinoma serviks manusia, dan biodistribusi in vivonya diselidiki.
Seperti yang digambarkan pada Gambar. 11a, sementara tidak ada sinyal fluoresen yang terdeteksi di lokasi tumor dalam kelompok DiR-NDs, sinyal fluoresen yang kuat divisualisasikan dalam kelompok DiR-HFND. Ketika jumlah fluoresensi total berkurang sepanjang waktu, intensitas sinyal di lokasi tumor ditingkatkan dari 1 menjadi 12 jam, yang menunjukkan bahwa HFND terakumulasi dalam tumor selama waktu ini. Setelah 24 jam, tikus dikorbankan dan jaringan tumor serta jaringan normal diisolasi untuk pencitraan dan analisis ex vivo (Gbr. 11b, c). Intensitas fluoresensi dalam jaringan tumor tikus yang diobati dengan DiR-HFNDs secara signifikan lebih tinggi dari tikus lainnya. Divalidasi bahwa pengenalan FA menawarkan nanoneedles kemanjuran penargetan tumor yang sangat baik, yang mengarah ke pengobatan kanker yang sangat efisien.
a Distribusi dan akumulasi tumor nanopartikel DiR pada tikus pembawa tumor HeLa yang menerima injeksi intravena dari formulasi yang ditunjukkan. b Pencitraan fluoresensi ex vivo dari tumor dan jaringan normal yang diambil dari tikus telanjang pembawa tumor HeLa yang di-eutanasia. Gambar diambil 24 jam setelah injeksi. H, Li, Lu, K, S, dan T masing-masing mewakili jantung, hati, paru-paru, ginjal, limpa, dan tumor. c Intensitas fluoresensi DiR dalam jaringan tumor dikumpulkan pada 24 jam setelah injeksi sistemik. P < 0,05. (a ) 0,9% NaCl, (b ) DiR-ND, dan (c ) DiR-HFND
Penghambatan Tumor Di Vivo
Untuk mengevaluasi efek antitumor in vivo, kami menghasilkan xenograft tumor HeLa pada tikus Kunming dan menilai pertumbuhan tumor setelah pemberian intravena 0,9% NaCl, HCPT bebas, ND, dan HFND dengan konsentrasi HCPT yang sama. Dibandingkan dengan tikus yang diobati dengan 0,9% NaCl sebagai kontrol, tingkat pertumbuhan tumor pada tikus yang menerima HCPT atau ND gratis menurun secara bertahap (Gbr. 12a), menunjukkan penghambatan pertumbuhan tumor yang efektif secara signifikan. Sebagai catatan, HFND menyebabkan penghambatan pertumbuhan tumor yang paling menonjol. Pada akhir percobaan, tumor dieksisi dan ditimbang. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 12c, ditemukan bahwa nanoneedles dua obat memiliki kemanjuran terapeutik yang unggul dibandingkan dengan kelompok lain (P < 0,05). Bukti tambahan dari efek antikanker yang ditingkatkan dari nanoneedles dua obat ditunjukkan pada gambar histologis (Gbr. 12d). Untuk setiap sistem penghantaran obat, toksisitas sistemik yang biasanya ditemui dalam pengobatan bebas HCPT harus dipertimbangkan untuk memastikan keamanan dan efektivitas. Dalam penelitian ini, pemberian HCPT gratis mengakibatkan kelesuan/kemalasan dan penurunan berat badan yang parah pada tikus (Gbr. 12b), yang menunjukkan efek samping kemoterapi yang tidak diinginkan. Sebaliknya, tidak ada efek samping yang jelas yang ditunjukkan pada tikus yang diobati dengan ND dan HFND. Secara keseluruhan, ditunjukkan bahwa HFND dengan efek antikanker yang unggul serta toksisitas yang lebih rendah akan sangat meningkatkan kemanjuran terapi kualitas hidup.
Efek antikanker dari formulasi yang berbeda (nano). a Perubahan volume tumor pada tikus selama perawatan. b Perubahan berat badan tikus pembawa tumor selama perawatan. c Bobot tumor HeLa setelah dirawat dengan formulasi yang berbeda. d Bagian histologis tumor tikus setelah perawatan. (a ) larutan encer NaCl 0,9%, (b ) HCPT gratis, (c ) ND, dan (d ) HFND. Semua formulasi menggunakan konsentrasi HCPT yang sama pada tumor HeLa yang mengandung tikus. P < 0,05
Kesimpulan
Studi di sini menyajikan pendekatan yang sepenuhnya ramah lingkungan untuk mendapatkan nanoneedles bermuatan HCPT yang dimodifikasi FA untuk kemoterapi yang sangat efisien dengan pemuatan obat yang tinggi, properti penargetan, dan kemampuan pencitraan. Profil pelepasan obat mengungkapkan bahwa HFND menunjukkan pelepasan yang berkelanjutan dan berkepanjangan. CLSM menunjukkan internalisasi seluler HFND yang lebih efektif daripada ND. Eksperimen MTT menunjukkan bahwa HFND tidak hanya menunjukkan sitotoksisitas yang jauh lebih tinggi daripada masing-masing obat dan ND. Ini menggambarkan properti penargetan yang baik dari HFND. Karya ini membuka pintu untuk merancang dosis baru nanopartikel dengan metode yang sepenuhnya ramah lingkungan, yang mungkin memiliki efek kuat pada perlindungan lingkungan di masa depan.
