Nanokompleks Fullerena C60 Meningkatkan Potensi Doksorubicin terhadap Sel Leukemia In Vitro
Abstrak
Kimia terapi tradisional sering gagal karena efek samping yang parah dan kemunculan cepat resistensi multiobati. Kami menyelidiki fullerena C₆₀ sebagai pengikatan nano untuk doksorubicin (Dox) untuk meningkatkan pengiriman obat secara khusus ke sel leukemia. Kompleks non-kovalen C₆₀-Dox (rasio 1:1 dan 2:1) dikarakterisasi dengan UV/Vis, pencaharan cahaya dinamis, dan HPLC-MS/MS, mengonfirmasi ukuran nanopartikel 140 nm yang stabil yang cocok untuk penggunaan biologis. Pada baris sel leukemia (CCRF-CEM, Jurkat, THP-1, Molt-16), kompleks ini menunjukkan sitotoksisitas hingga 3,5 kali lebih besar daripada Dox bebas pada konsentrasi nanomolar, dengan bukti aku seluler yang mendukung pengiriman yang ditingkatkan. Temuan ini menunjukkan bahwa fullerena C₆₀ adalah pengikatan nano yang menjanjikan untuk meningkatkan efektivitas Dox terhadap leukemia.
Pendahuluan
Nanobioteknologi menawarkan jalan menuju terapi kanker yang lebih selektif dan potens. Fullerena C₆₀, struktur nano karbon berbentuk bola, menunjukkan properti fisikokimia unik, aktivitas antioksidan intrinsic, dan kemampuan memuat obat yang terbukti. Doksorubicin, meski efektif, terbatas oleh kardiotoksisitas dan stres oksidatif. Menggabungkan Dox dengan C₆₀ memanfaatkan properti antioksidan fullerena dan potensi pengiriman obat untuk meredam efek samping dan meningkatkan penargetan tumor. Studi sebelumnya telah menunjukkan bahwa kompleks non-kovalen C₆₀ dapat meningkatkan aktivitas antikanker in vitro dan in vivo. Studi ini mengevaluasi karakteristik fisikokimia, penyerapan seluler, dan potensi sitotoksis kompleks C₆₀-Dox terhadap baris sel leukemia manusia.
Metode
Bahan
Kimia dan baris sel diperoleh dari pemasok standar (Biochrom, Sigma-Aldrich, Leibniz Institute DSMZ). Kondisi budaya sel mengikuti protokol standar ISO.
Persiapan Kompleks
Koloid air C₆₀ utuh disiapkan melalui sonikasi ultrasonik, mencapai keurnian 150 µg mL⁻¹ dan diameter hidrodinamik 100 nm. Dox dilarutkan pada 150 µg mL⁻¹ dan dicampur dengan C₆₀ dalam rasio berat 1:1 atau 2:1, di-sonikasi selama 30 menit, dan diaduk 24 jam pada suhu ruangan. Obat bebas berlebih dihilangkan dengan dialisis. Konsentrasi kompleks akhir adalah 75 µg mL⁻¹ (1:1) dan 100/50 µg mL⁻¹ (2:1). Stabilitas dikonfirmasi selama 6 bulan dalam larutan garam.
Karakterisasi Analitik
HPLC-MS/MS (Shimadzu LCMS-8040) mengkuantifikasi pelepasan Dox, menggunakan kolom C18 dan fase seluler asetonitril:air asam formiat 0,1% (80:20). Spektra penyerapan UV/Vis dan fluoresensi direkam dengan Tecan Infinite M200 Pro. Pencaharan cahaya dinamis (Malvern Zetasizer Nano S) mengukur ukuran partikel dalam PBS dan RPMI-1640 +10% FBS.
Viabilitas Sel
Uji MTT menilai viabilitas 10⁴ sel/well setelah paparan 24, 48, dan 72 jam terhadap Dox bebas atau kompleks C₆₀-Dox pada 0,1–100 µM. Nilai IC₅₀ diperoleh melalui regresi non-linear (GraphPad Prism 7).
Studi Penyerapan
Mikroskopi fluoresensi (Keyence BZ-9000) dan sitometri aliran (BD FACSJazz) mengkuantifikasi Dox intracellular setelah paparan 1, 3, dan 6 jam terhadap obat bebas atau kompleks 1 µM pada sel CCRF-CEM.
Hasil
Stabilitas dan Ukuran Kompleks
Kromatogram HPLC-MS/MS menunjukkan waktu retensi yang berbeda untuk Dox bebas (11,66 min) versus Dox terikat kompleks (9,44 min), mengonfirmasi pembentukan kompleks. Spektra UV/Vis menunjukkan pergeseran hipokromik 30% dalam penyerapan, sementara pemadam fluoresensi (~50% pada 3 µM) menunjukkan stacking π–π yang erat antara Dox dan C₆₀. DLS menentukan diameter hidrodinamik rata-rata ~140 nm, stabil dalam PBS dan setelah inkubasi 72 jam dalam RPMI-1640 +10% FBS.
Sitotoksisitas yang Ditingkatkan
Empat baris leukemia menunjukkan sensitivitas nanomolar terhadap Dox, dengan nilai IC₅₀ yang berkisar dari 2 nM (Molt-16) hingga 80 nM (CCRF-CEM). Kompleks C₆₀-Dox secara konsisten menurunkan nilai IC₅₀ hingga 3,5 kali dibandingkan obat bebas, dengan kompleks 1:1 unggul dibandingkan rasio 2:1. Konten C₆₀ yang lebih tinggi dalam kompleks 2:1 mungkin memberikan perlindungan antioksidan, meredam stres oksidatif yang diinduksi Dox.
Penyerapan Intracelular yang Meningkat
Mikroskopi fluoresensi dan sitometri aliran menunjukkan bahwa kompleks C₆₀-Dox masuk ke sel lebih cepat daripada Dox bebas, mencapai peningkatan fluoresensi intracelular 1,5–2,2 kali pada jam ke-6. Dox terlokalisasi pada inti sel dalam kedua formulasi, seperti yang dikonfirmasi oleh kolokasi dengan pewarnaan Hoechst 33342.
Kesimpulan
Fullerena C₆₀ membentuk kompleks non-kovalen stabil berukuran 140 nm dengan doksorubicin yang secara signifikan meningkatkan sitotoksisitasnya terhadap sel leukemia manusia. Pengikatan nano memfasilitasi penyerapan seluler yang lebih cepat tanpa mengubah lokasi obat, mencapai peningkatan potensi hingga 3,5 kali pada dosis setara. Hasil ini mendukung pengembangan lebih lanjut nanokompleks C₆₀ untuk menurunkan konsentrasi Dox efektif, potensialmente mengurangi kardiotoksisitas dan efek samping lain dalam pengaturan klinis.
