Sintesis, Karakterisasi, dan Evaluasi Nanopartikel Oligosakarida Kitosan-Sensitif Redoks Dilapisi Phycocyanin untuk Pengiriman Obat
Abstrak
Dalam makalah ini, jenis nanopartikel phycocyanin (PC) yang difungsikan dan curcumin (CUR)-loaded biotin-chitosan oligosaccharide-dithiodipropionic acid-curcumin (BCSC), yang disebut CUR-BCSC@PCs, dirancang untuk meningkatkan biokompatibilitas CUR. Struktur BCSC dikonfirmasi menggunakan
1
H-NMR. Dalam CUR-BCSC@PCs dengan diameter hidrodinamik rata-rata 160,3 ± 9.0 nm, korona protein biomimetik memberikan stabilitas yang sangat baik pada nanopartikel dan potensi untuk menghindari adsorpsi protein dalam sirkulasi darah. Eksperimen rilis in vitro memverifikasi bahwa CUR-BCSC@PC dengan cangkang responsif redoks sensitif terhadap glutathione konsentrasi tinggi. Selain itu, CUR-BCSC@PCs efektif dalam meningkatkan aktivitas penghambatan pada proliferasi sel A549 dengan meningkatkan serapan CUR intraseluler. Hasil ini menunjukkan bahwa CUR-BCSC@PCs memiliki prospek aplikasi yang bagus dalam terapi kanker sebagai pembawa pengiriman obat yang efektif.
Latar Belakang
Kitosan oligosakarida (COS) dengan struktur -(1-4)-linked D- glukosamin adalah produk depolimerisasi yang dibuat terutama dengan deasetilasi dan hidrolisis enzimatik kitosan atau kitin, yang berasal dari eksoskeleton arthropoda atau dinding sel jamur [1, 2]. Perlu dicatat bahwa logam berat dan pewarna dapat dihilangkan oleh kitosan dan bahan modifikasinya, dimana kitosan bertindak sebagai adsorben [3]. Sejumlah penelitian menunjukkan bahwa COS memiliki beberapa sifat biologis, seperti antikanker, antiinflamasi, antioksidatif, dan imunostimulan [4]. COS dianggap sebagai bahan pembawa pengiriman obat yang tidak beracun, karena biokompatibilitasnya, kelarutan dalam air yang tinggi, dan kemampuan modifikasi kimia [5, 6].
Untuk meningkatkan kelarutan obat anti-kanker hidrofobik dan mengurangi toksisitas pada jaringan normal, peneliti medis telah mempelajari kopolimer, yang dapat merakit diri menjadi misel dari berbagai ukuran partikel tertentu [7, 8]. Rakitan co-polimer ini dapat mencapai dan menembus situs tumor secara pasif atau aktif. Misel terdiri dari dua bagian fungsional individu:inti, di mana obat hidrofobik dienkapsulasi, dan kulit terluar atau korona, yang mengontrol sifat farmakokinetik in vivo [8]. Wang dkk. [9] asam deoksikolat dicangkokkan ke rantai COS melalui modifikasi kimia untuk membentuk kopolimer blok amfifilik, yang bisa merakit diri menjadi misel dalam pelarut anorganik murah. Inti hidrofobik dari misel mengandung quercetin, yang sangat meningkatkan kelarutan obat anti kanker dalam air dan, pada gilirannya, meningkatkan bioavailabilitas quercetin.
Curcumin (CUR) merupakan salah satu kandungan kimia utama kunyit [10]. Dalam beberapa tahun terakhir, banyak peneliti telah mempelajari sifat anti-kanker CUR, dan banyak penelitian telah mengkonfirmasi bahwa bahan kimia ini dapat mempengaruhi pertumbuhan sel tumor melalui berbagai jalur sinyal dan meningkatkan sistem kekebalan tubuh [11]. Selain itu, CUR merupakan fotosensitizer dengan sifat fotodinamik yang baik [12]. Dengan demikian, CUR merupakan obat yang menjanjikan untuk terapi kanker. Namun, kelarutan, stabilitas, dan bioavailabilitasnya yang buruk membatasi aplikasi klinisnya [13]. Untuk mengurangi kerugian ini, banyak peneliti telah meningkatkan bioavailabilitas CUR melalui sistem penghantaran obat. Misalnya, Chen dkk. [14] merancang jenis baru pembawa obat sensitif pH ganda, yang meningkatkan kelarutan air CUR dan meningkatkan efeknya pada pengobatan tumor.
Phycocyanin (PC), terutama diperoleh dari cyanobacteria, dikenal sebagai protein pigmen yang larut dalam air dan pemanen cahaya, yang berperan dalam menangkap dan mentransfer cahaya menjadi energi kimia selama fotosintesis [15]. PC memberikan beberapa sifat biologis, seperti anti-kanker [16], anti-inflamasi, dan anti-oksidatif yang telah menarik banyak perhatian di bidang makanan dan obat-obatan [15, 17]. Hao dkk. [16] menemukan bahwa PC menghambat pertumbuhan sel kanker paru-paru non-sel kecil dengan menurunkan regulasi protein adaptor yang mengandung domain reseptor toll/interleukin-1 (TIRAP). Selain itu, PC juga digunakan dalam terapi fotodinamik (PDT) tumor karena merupakan agen yang sangat baik tanpa efek samping [18,19,20]. Pemanfaatan PC sebagai probe fluoresen perlu dikonjugasi dengan elemen identifikasi spesifik seperti biotin, antibodi, dan streptavidin [21, 22]. Biotin, vitamin yang larut dalam air, merupakan mikronutrien penting dalam tubuh manusia, yang memiliki sifat penargetan tumor [23]. Protein reseptor spesifik biotin, seperti avidin, neutravidin, dan streptavidin, sangat diekspresikan pada permukaan beberapa sel kanker dibandingkan dengan sel normal [24, 25]. Dengan demikian, nanopartikel terbiotinilasi telah dipelajari secara ekstensif sebagai penghantaran obat melalui endositosis yang dimediasi reseptor [24].
Dalam penelitian ini, jenis baru dari PC nanocarrier yang difungsikan telah dibangun, dan persiapan CUR-BCSC@PCs disajikan pada Gambar. 1. Ikatan disulfida antara COS dan CUR berkontribusi pada sensitivitas reduktif dari bahan pembawa amfifilik [26 ]. CUR terletak di inti dalam hidrofobik yang dilindungi oleh cangkang COS/PC. Interaksi antara biotin dan PC dan interaksi elektrostatik, yaitu antara COS bermuatan positif dan PC bermuatan negatif, digunakan untuk memodifikasi PC ke permukaan CUR-BCSC. CUR-BCSC@PCs diharapkan mencapai jaringan tumor karena peningkatan permeabilitas, efek peningkatan permeabilitas dan retensi (EPR), dan efek penargetan reseptor biotin [27]. Dalam lingkungan mikro tumor, yang memiliki konsentrasi glutathione lebih tinggi daripada sel normal, CUR-BCSC@PCs hancur melalui reaksi pertukaran tiol-disulfida, mencapai konsentrasi obat yang tinggi dalam sel tumor [23, 28, 29]. Sistem pengiriman nano CUR-BCSC@PC yang dijelaskan dalam makalah ini tidak hanya meningkatkan bioavailabilitas CUR tetapi juga berpotensi efektif dalam pengobatan klinis tumor.
Desain dan ilustrasi skema CUR-BCSC@PCs
Bahan dan Metode
Materi
CUR dibeli dari Zhanyun Chemical Co., Ltd. (Shanghai, Cina). COS diperoleh dari Shandong Weikang Biomedical Science and Technology Co., Ltd. PC diperoleh dari Zhejiang Binmei Biotechnology Co., Ltd. Asam 3.3-Dithiodipropionic diperoleh dari Adamas Reagent Co., Ltd. (Shanghai, Cina). Karbonisasi carbodiimide hydrochloride (EDCI), dimethylamino pyridine (DMAP), tetrahydrofuran (THF), oxalyl chloride, dan biotin diperoleh dari Aladdin Chemistry Co., Ltd. L-Glutathione (GSH) dan Hoechst 33342 diperoleh dari Sigma-Aldrich (Shanghai , Cina). Kantong dialisis (MWCO 300 Da) diperoleh dari Beijing Biotopped Technology Co., Ltd. Formamide dibuat oleh Tianjin Fuyu Fine Chemical Co., Ltd. Air deionisasi dibuat sendiri di laboratorium.
Garis sel A549 (sel karsinoma paru-paru manusia) (Koleksi Budaya Bena (Beijing, Cina)) dipilih untuk mengevaluasi sitotoksisitas nanocarrier baru. Sel A549 ditanam di DMEM (Saiersi Biotechnology Co., Ltd. (Shangdong, Yantai, China)). Fetal bovine serum (FBS) diperoleh dari Hyclone (Logan, UT, USA). Penisilin dan streptomisin dibeli dari Sigma-Aldrich (Shanghai, Cina). 3-(4,5-dimetil-2-tiazolil)-2,5-difenil-2-H-tetrazolium bromida (MTT) juga diperoleh dari Sigma-Aldrich (Shanghai, Cina).
Sintesis CUR-BCSC@PC
Rute sintetis yang digunakan untuk menyiapkan CUR-BCSC@PC ditunjukkan pada Gambar. 2. Detail prosedur eksperimental dijelaskan di bawah ini.
Rute sintetis COS-S-S-CUR, BCSC, dan Biotin-COS
Sintesis COS-S-S-CUR
3.3-COS yang difungsikan dengan asam dithiodipropionic disintesis dengan esterifikasi yang dikatalisis oleh asam klorida melalui reaksi dua langkah.
Langkah 1:Asam 3.3-Dithiodipropionic (42.05 mg, 0.25 mmol) dan THF kering (4 mL) dimasukkan ke dalam labu alas bulat berwarna coklat, dengan pengaduk untuk melarutkan asam. Kemudian, oksalil klorida (0,3 mmol) yang diencerkan dengan THF ditambahkan ke dalam labu, ditempatkan dalam penangas es. Reaksi dipertahankan pada 35 °C. Setelah diaduk selama 3 jam, oksalil klorida yang tidak bereaksi dihilangkan dengan penguapan putar. Produk 1 disiapkan dengan langkah-langkah di atas. CUR dilarutkan dalam 3 mL THF, yang mengandung 34 μL trietilamina, yang ditambahkan tetes demi tetes ke dalam labu yang berisi produk 1 dalam kondisi penangas es dan kemudian diaduk selama 15 min. Selanjutnya, campuran diaduk pada suhu 50°C di bawah atmosfer nitrogen selama 6 jam. Produk yang diperoleh mengalami distilasi putar untuk menghilangkan trietilamina dan THF dan kemudian dimurnikan dengan kromatografi kolom untuk memperoleh produk murni HOOC-S-S-CUR.
Langkah 2:Produk murni HOOC-S-S-CUR diaktifkan dengan EDCI (1,2 eq) dan DMAP (1,2 eq) dalam formamida selama 2h. Selanjutnya, COS yang dilarutkan dalam 4 mL formamida ditambahkan dan diaduk pada suhu 55 °C selama 12 jam. Setelah reaksi selesai, larutan didialisis dengan kantong dialisis (MWCO 300 Da) dan dikeringkan selama 12 h.
Sintesis BCSC dan Biotin-COS
Singkatnya, biotin, EDCI, dan DMAP dilarutkan dalam 3 mL formamida dan dipindahkan ke dalam labu alas bulat berwarna coklat. Setelah diaduk selama 2 h pada suhu 30°C, COS-S-S-CUR dilarutkan dalam 3 mL formamida dan ditambahkan tetes demi tetes ke dalam labu. Reaksi dipertahankan pada suhu 45 °C selama 2 hari. Produk akhir didialisis (MWCO 300 Da) dalam air deionisasi dan menjalani sentrifugasi dan liofilisasi untuk mendapatkan BCSC peka redoks. Selain itu, sintesis biotin-COS dilakukan dengan metode yang sama untuk menghubungkan biotin ke rantai COS.
1
H-NMR COS-S-S-CUR, BCSC, dan biotin-COS diukur menggunakan campuran DMSO-D6 dan D2 O sebagai pelarut.
Persiapan Misel BCSC yang Diisi CUR (CUR-BCSC)
CUR-BCSC disiapkan melalui metode perakitan sendiri. Sepuluh miligram BCSC dilarutkan dalam 4 mL formamida dan kemudian dicampur dengan 1 mL larutan CUR (1 mg/mL) yang dilarutkan dalam formamida. Campuran larutan didialisis menggunakan kantong dialisis (MWCO 300 Da) dalam air deionisasi selama 24 jam dan air deionisasi diganti setiap 2 jam. CUR-BCSC difiltrasi menggunakan membran milipore 800 nm, 450 nm, dan 220 nm.
Persiapan CUR-BCSC@PC
CUR-BCSC yang telah disiapkan dicampur dengan larutan berair PC (1,0 mg/mL) dan diinkubasi selama 30 menit pada suhu 4 °C. Selanjutnya, PC dihilangkan menggunakan filter sentrifugal 100 kDa dan dibilas dengan air sebanyak tiga kali. Produk akhir (CUR-BCSC@PC) disimpan pada suhu 4 °C dalam kegelapan untuk studi lebih lanjut.
Karakterisasi
Pengukuran hamburan laser dinamis (DLS) dilakukan pada Penganalisis Partikel Delsa Nano C (Beckman Coulter Inc.) untuk mengamati ukuran partikel, potensi zeta, dan indeks polidispersitas (PI). Morfologi CUR-BCSC dan CUR-BCSC@PC dikonfirmasi dengan pengukuran mikroskop elektron transmisi (TEM, H-600; Hitachi, Tokyo, Jepang).
Efisiensi Enkapsulasi (EE) dan Kapasitas Pemuatan Obat (DL)
HPLC (Agilent 1260GB12C) digunakan untuk menentukan EE dan DL nanopartikel. Pertama, 2 mL CUR-BCSCs atau CUR-BCSC@PCs dicampur dengan 3 mL asetonitril dan didemulsifikasi dengan ultrasound, di mana asetonitril kemudian ditambahkan ke 10 mL. Sebelum pengukuran, suhu kolom kolom Fenomena C18 (250 mm × 4. 6 mm, 5 um) diatur ke 25 °C, sedangkan laju aliran fase gerak disetel ke 1,0 mL·min
− 1
. Rasio 0,5% asam asetat glasial terhadap asetonitril adalah 40:60 (v/v). Dalam proses deteksi, dengan panjang gelombang deteksi 425 nm, 20 μL sampel disuntikkan [30]. Rumus berikut digunakan untuk menghitung EE dan DL:
Phosphate-buffered saline (PBS) yang mengandung GSH (0, 20 μM, 10 mM) disiapkan dan diperlakukan dengan CUR-BCSC@PCs selama 4 jam untuk mengamati perubahan ukuran partikel di bawah konsentrasi glutathione yang berbeda pada 37 °C. Selain itu, diameter hidrodinamik CUR-BCSC@PCs diselidiki dalam larutan PBS menggunakan Penganalisis Partikel Delsa Nano C (Beckman Coulter Inc.) pada 37 °C pada titik waktu yang berbeda (4, 8, 12, dan 24 jam).
Rilis CUR in vitro dari CUR-BCSC@PC
Perilaku pelepasan CUR in vitro dari CUR-BCSC@PCs diselidiki menggunakan metode dialisis. Larutan PBS yang mengandung glutathione (GSH:20 μmol/L, 1 mmol/L, 5 mmol/L, 10 mmol/L) disiapkan, dan 0,5% Tween 80 ditambahkan. Buffer PBS (45 mL), yang mengandung konsentrasi GSH yang berbeda, ditambahkan ke tabung centrifuge 50 mL; kemudian, kantong dialisis yang berisi 1 mL CUR-BCSC@PCs ditempatkan di setiap tabung sentrifus, yang dikocok pada suhu 37 °C. Pada titik waktu yang berbeda (0,2, 1, 4, 8, 12, 24, 48, 72 h), 2 mL media pelepasan dikumpulkan, dan media pelepasan baru dari jenis yang sama ditambahkan untuk menjaga volumenya tidak berubah. HPLC digunakan untuk menentukan konsentrasi CUR dalam media pelepasan yang dikumpulkan.
Budaya Sel
Sel karsinoma paru-paru manusia A549 dikultur dalam DMEM, yang mencakup 10% FBS dan 1% penisilin-streptomisin, dan diinkubasi pada 37 °C dalam 5% CO2 atmosfer [31, 32].
Penghambatan Proliferasi Sel in vitro
Sitotoksisitas in vitro dari CUR, misel BCSC (BCSC), CUR-BCSC, dan CUR-BCSC@PC terhadap garis sel A549 dievaluasi menggunakan uji MTT standar [33]. Sel-sel A549 diunggulkan dalam pelat 96-sumur (5000 sel per sumur) selama 24 jam untuk menempel pada dinding. Media asli dibuang, dan kemudian 100 μL media segar yang mengandung CUR bebas, BCSC, CUR-BCSC, dan CUR-BCSC@PC (0,1, 1, 5, 10, 15, dan 20 μg/mL berdasarkan CUR) ditambahkan dan dikultur selama 24 jam. Sumur tanpa administrasi digunakan sebagai kontrol kosong. Sel-sel menjadi sasaran uji MTT dengan menghilangkan media dan menambahkan 20 μL larutan MTT (5 mg/mL). Setelah inkubasi selama 4 jam lagi pada 37 °C dalam 5% CO2 atmosfer, larutan MTT diganti dengan 150 μL DMSO untuk melarutkan MTT-formazan ungu. Selanjutnya, pembaca lempeng mikro (Thermo Fisher Scientific Co., Waltham, MA) digunakan untuk mengukur absorbansi masing-masing sumur pada 570 nm.
Serapan dan Lokalisasi Sel In vitro
Kemampuan serapan seluler CUR-BCSC dan CUR-BCSC @ PC diselidiki di bawah mikroskop fluoresensi (FM, Eclipse E400; Nikon Corporation, Tokyo, Jepang). Sel A549 diunggulkan dalam pelat 24-sumur pada 4 × 10
4
sel per sumur dan diinkubasi bersama dengan CUR-BCSCs dan CUR-BCSC@PCs (konsentrasi CUR:20 μg/mL) pada 37 °C dalam atmosfer yang dilembabkan yang mengandung 5% CO2 untuk 1, 2, dan 4 h. Sel A549 dicuci dengan PBS tiga kali setelah mengeluarkan media kultur yang mengandung obat. Kemudian, PBS yang mengandung paraformaldehyde 4% ditambahkan selama 20 menit dan dicuci dengan PBS selama tiga kali. Inti sel diwarnai dengan Hoechst 33342 selama 15 menit dan diamati menggunakan mikroskop fluoresensi terbalik.
Analisis Statistik
Semua percobaan dilakukan setidaknya tiga kali dan dinyatakan sebagai mean ± SD. Tes statistik dianalisis menggunakan t . Siswa tes. P < 0,05 ditetapkan sebagai signifikan secara statistik, dan P < 0.01 dianggap sangat signifikan.
Hasil dan Diskusi
Karakterisasi COS, COS-S-S-CUR, Biotin-COS, dan BCSC
Resonansi karakteristik utama CUR dan CH2 -S-S-CH2 muncul di
1
Spektrum H-NMR dari COS-S-S-CUR, membuktikan keberhasilan konjugasi CUR ke rantai COS. Dibandingkan dengan puncak COS pada Gambar 3(A), sinyal karakteristik CUR yang disajikan pada Gambar 3(B) diamati di wilayah antara 6,7 dan 7,5 ppm dan pada 3,75 ppm (−OCH3 ), sedangkan resonansi CH2 -S-S-CH2 pada 2.5 ppm tidak berubah. Seperti yang ditunjukkan pada (Gbr. 3(C), a, b), puncak biotin pada
1
Spektrum H-NMR Biotin-COS adalah 0,99 ppm (−CH2 –) dan 3,39 ppm (−CH–S–).
1
Spektrum H-NMR BCSC ditunjukkan pada Gambar. 3(D). Resonansi CUR (Gbr. 3(D), a, e) terlihat pada posisi yang sesuai, dan puncak karakteristik CH2 -S-S-CH2 (Gbr. 3(D), b) kembali diamati pada 2.5 ppm. Selain itu, munculnya sinyal pada puncak 0,09 ppm dan 3,39 ppm (Gbr. 3(D), c, d) memverifikasi keberadaan biotin yang terkait dengan rantai COS-S-S-CUR. Resonansi karakteristik CUR, CH2 -S-S-CH2 , dan biotin seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3(D) konsisten dengan yang ada pada Gambar. 3(B) dan Gambar. 3(C), yang menunjukkan bahwa bahan amfifilik BCSC berhasil disintesis.
1
Spektrum H-NMR COS (A ), COS-S-S-CUR (B ), Biotin-COS (C ), dan BCSC (D )
Karakterisasi CUR-BCSC dan CUR-BCSC@PC
Morfologi CUR-BCSC dan CUR-BCSC@PC dipelajari dengan mikroskop elektron transmisi (TEM) (Gbr. 4(A, B)). CUR-BCSC menunjukkan bentuk bulat halus (Gbr. 4(A), a) di bawah mikroskop elektron, sedangkan CUR-BCSC@PC memiliki bentuk kurang lebih bulat dengan lapisan mekar yang mengelilingi CUR-BCSC@PC (Gbr.4(B). ), B). Hal ini menunjukkan bahwa PC membentuk struktur korona protein dengan menutupi permukaan CUR-BCSCs. Efek Tyndall yang jelas dari CUR-BCSC@PCs diamati karena keberadaan nanopartikel yang banyak (Gbr. 4(C)). Ukuran partikel, PI, potensi zeta, DL (%), dan EE (%) dari CUR-BCSC dan CUR-BCSC@PC diilustrasikan pada Tabel 1. Pada Gambar 5, ukuran rata-rata CUR-BCSC dan CUR- BCSC@PCs masing-masing adalah 97,8 ± 4.2 nm dan 160.3 ± 9.0 nm. Sementara itu, nilai PI CUR-BCSCs dan CUR-BCSC@PCs masing-masing adalah 0,181 ± 0,014 dan 0,114 ± 0,024, yang lebih kecil dari 0,2, menunjukkan keseragaman ukurannya. Potensi zeta dari CUR-BCSCs dan CUR-BCSC@PCs masing-masing adalah 21,57 ± 0,53 dan 12,90 ± 1,93 mV. Karena lapisan PC elektronegatif, potensi zeta CUR-BCSC lebih tinggi daripada CUR-BCSC @ PC. EE CUR-BCSC@PC lebih tinggi daripada CUR-BCSC.
A Gambar TEM dari CUR-BCSC dan CUR-BCSC tunggal. B Gambar TEM dari CUR-BCSC@PC dan satu CUR-BCSC@PC. C Efek Tyndall dan foto CUR-BCSC@PC dalam air
a Distribusi ukuran dan potensi zeta dari CUR-BCSCs; b Distribusi ukuran dan potensi zeta CUR-BCSC@PCs
Stabilitas CUR-BCSC@PC
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 6a, karena sifat reduktif dari ikatan disulfida, ikatan dipecah dalam PBS yang mengandung 10 mM GSH, dan CUR-BCSC@PCs didisintegrasi menjadi fragmen polimer, yang diaglomerasi untuk meningkatkan ukuran partikel nanopartikel . Namun, pada PBS yang mengandung 20 μM GSH, perubahan ukuran partikel kecil, yang menunjukkan hasil yang serupa dengan PBS tanpa GSH. Seperti yang diilustrasikan pada Gambar. 6b, ukuran partikel diukur pada waktu yang berbeda untuk mempelajari stabilitas CUR-BCSC@PC di PBS, dan hasilnya menunjukkan bahwa ukuran partikel CUR-BCSC@PC meningkat perlahan seiring waktu [14].
Stabilitas CUR-BCSC@PC. a Perubahan ukuran CUR-BCSC@PCs pada konsentrasi GSH yang berbeda. b Perubahan ukuran CUR-BCSC@PC di PBS pada waktu yang berbeda
Respons Pengurangan CUR-BCSC@PC
Telah diketahui dengan baik bahwa ikatan disulfida tidak stabil dalam lingkungan reduktif tumor. Para peneliti telah menggunakan ikatan disulfida untuk menghubungkan polimer hidrofilik dan obat hidrofobik untuk menyiapkan fragmen amfifilik, yang dapat berkumpul sendiri dalam air untuk membentuk nano-misel. Kemudian, sesuai dengan perbedaan lingkungan fisiologis dan lingkungan tumor, ikatan disulfida putus di lokasi tumor untuk melepaskan obat [34]. Dalam penelitian ini, pelepasan obat in vitro dilakukan untuk memverifikasi apakah CUR-BCSC@PCs dapat menghadirkan properti pelepasan yang diharapkan. Kemampuan respons reduksi CUR-BCSC@PC yang mengandung hubungan disulfida diselidiki setelah aktivasi GSH. Seperti ditunjukkan pada Gambar. 7, pelepasan CUR dari CUR-BCSC@PCs dalam media dengan 20 μM GSH pada pH 7.4, yang mensimulasikan lingkungan ekstraseluler, sangat lambat dibandingkan dengan lingkungan dengan 10 mM GSH pada pH 7.4. Selanjutnya, dibandingkan dengan media GSH 20 μM, GSH 1, 5, dan 10 mM menunjukkan perbedaan yang signifikan dalam perilaku pelepasan. Dengan peningkatan konsentrasi GSH, pelepasan CUR dari CUR-BCSC@PCs juga dipromosikan, yang menunjukkan bahwa pelepasan obat merupakan respons terhadap konsentrasi GSH.
Rilis kumulatif CUR dari CUR-BCSC@PCs pada kondisi GSH yang berbeda
Sitotoksisitas in vitro
Uji MTT dilakukan untuk menyelidiki efek sitotoksik dari CUR bebas, BCSC, CUR-BCSC, dan CUR-BCSC@PC pada garis sel A549 [35]. Data viabilitas sel diringkas pada Gambar 8. Semua persiapan CUR menunjukkan ketergantungan dosis dalam hal penghambatan proliferasi sel. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 8, CUR bebas memiliki kemampuan yang sedikit lebih rendah untuk menghambat proliferasi seluler terhadap semua sel A549 dibandingkan dengan CUR-BCSC@PC dan CUR-BCSC, setelah inkubasi selama 24 jam. Untuk sel A549, aktivitas anti-kanker CUR-BCSC@PCs lebih baik daripada BCSC dan CUR-BCSC, yang kemungkinan disebabkan oleh serapan sel yang sangat baik. Lebih lanjut, CUR-BCSC@PCs menunjukkan sifat sitotoksisitas yang lebih tinggi daripada CUR-BCSCs, menunjukkan bahwa PC memiliki potensi efek penghambatan pada proliferasi sel A549.
Sitotoksisitas in vitro dari berbagai formulasi pada 24 jam dalam sel A549
Studi Serapan Sel In vitro
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 8, sinyal fluoresensi CUR diamati pada sel A549 yang diobati dengan CUR-BCSCs dan CUR-BCSC@PCs (CUR:20 μg/mL) pada 1, 2, dan 4 h, menggunakan mikroskop fluoresensi terbalik . CUR, sebagai probe fluoresensi hijau, juga merupakan obat anti-kanker, yang sering digunakan sebagai obat model hidrofobik untuk mengembangkan sistem penghantaran obat baru dan efisien. Seperti yang diilustrasikan pada Gambar. 9a, baik CUR-BCSC maupun CUR-BCSC@PC diserap dalam garis sel A549, dan efisiensi penyerapan bergantung pada waktu. Karena reseptor biotin yang diekspresikan secara berlebihan pada permukaan sel kanker, nano-misel yang mengandung biotin memiliki afinitas untuk sel A549. Sinyal fluoresensi dari CUR-BCSC@PCs tinggi pada 4 h, menunjukkan tingkat serapan sel yang tinggi dari CUR-BCSC@PCs. Sinyal fluoresensi CUR-BCSC@PCs lebih tinggi pada 4 h daripada pada 1 h atau 2h; ini membuktikan bahwa penyerapan sel bergantung pada waktu.
a Pencitraan fluoresen dari serapan seluler CUR-BCSC dan CUR-BCSC @ PC pada waktu yang berbeda. b Lokasi sel CUR-BCSC@PC pada 1 j dan 4 h
Inti sel A549 diwarnai oleh Hoechst 33342. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 9b, sinyal fluoresensi hijau terlihat di sitoplasma kelompok 1 h CUR-BCSC@PCs, dan fluoresensi secara bertahap terjadi di inti sel 4 h kelompok CUR-BCSC@PCs, yang menunjukkan serapan seluler melalui endositosis yang dimediasi caveolae.
Kesimpulan
Dalam penelitian ini, sejenis nanopartikel COS yang difungsikan protein disiapkan melalui reaksi kondensasi, perilaku perakitan sendiri, dan interaksi antara PC dan CUR-BCSC. Setelah penyelidikan awal, bahan pembawa amfifilik (BCSC) dengan sensitivitas redoks berhasil disintesis dan diverifikasi menggunakan
1
H-NMR. Permukaan CUR-BCSC dimodifikasi dengan lapisan korona phycocyanin, yang dapat meningkatkan efisiensi serapan sel dan melindungi CUR-BCSC@PCs dari adsorpsi protein plasma. Sitotoksisitas seluler dan analisis serapan menunjukkan bahwa CUR-BCSC@PCs dapat mengangkut CUR ke dalam sel A549 dan memiliki sifat anti-proliferatif yang sangat baik. Mempertimbangkan efek PDT dari PC dan CUR, kami akan mengevaluasi sifat fotodinamik dan aktivitas anti-kanker CUR-BCSC@PCs di bawah fototerapi pada fase selanjutnya dari penelitian ini. Studi ini membuka jalan bagi peningkatan kemanjuran obat anti-kanker dan pengenalan korona protein fungsional. Singkatnya, biomaterial pembawa nanomedicine dari CUR-BCSC@PCs berdasarkan COS dengan banyak fungsi telah memberikan strategi baru untuk pengobatan tumor dan menunjukkan prospek aplikasi yang hebat.
Ketersediaan Data dan Materi
Kesimpulan yang dibuat dalam naskah ini didasarkan pada data yang semuanya disajikan dan ditampilkan dalam makalah ini.
