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Une nouvelle méthode sans solvant organique pour un nanomédicament ciblé pour une efficacité anticancéreuse améliorée

Résumé

Étant donné que le groupe hydrophobe est toujours essentiel à la synthèse des nanoparticules chargées de médicament, la majorité des méthodes reposent fortement sur un solvant organique, qui peut ne pas être complètement éliminé et pourrait constituer une menace potentielle pour les patients. Dans cette étude, nous avons synthétisé de manière totalement « verte » des nanoaiguilles (HFND) chargées en 10-hydroxycamptothécine (HCPT) et modifiées en folate (FA) pour une thérapie anticancéreuse hautement efficace avec une charge médicamenteuse élevée, une propriété de ciblage et une capacité d'imagerie. Il est à noter qu'aucun solvant organique n'a été utilisé dans le procédé de préparation. L'étude d'absorption cellulaire in vitro et l'étude de distribution in vivo ont montré que les HFND, avec FA à la surface, révélaient une propriété de ciblage manifeste et pénétraient plus facilement dans les cellules HeLa que les nanoaiguilles chitosan-HCPT sans FA modifié (ND). Les tests de cytotoxicité ont montré que les HFND possédaient une meilleure capacité de destruction des cellules HeLa que le médicament individuel ou les ND à la même dose, indiquant son bon effet anticancéreux. L'expérience anticancéreuse in vivo a en outre révélé les effets anticancéreux prononcés et les effets secondaires inférieurs des HFND. Cette nouvelle méthode sans solvant organique conduira à un système prometteur d'administration prolongée de médicaments pour le diagnostic et le traitement du cancer.

Contexte

Au cours des deux dernières décennies, la concentration de la recherche s'est concentrée sur l'amélioration des propriétés pharmacocinétiques sous-optimales de la chimiothérapie pour améliorer son efficacité [1, 2]. Des progrès significatifs ont été réalisés et de nombreux systèmes d'administration de médicaments multifonctionnels à base de nanoparticules ont été préparés avec succès, qui démontrent un large éventail de propriétés combinées telles que la longue circulation [3, 4], le ciblage [5,6,7], l'imagerie [8 ,9,10], sensibilité au pH [11, 12] et libération prolongée du médicament [9, 13].

Ces dernières années, la forme des particules non sphériques a attiré de plus en plus d'attention pour leur effet potentiel sur l'administration de médicaments [14,15,16,17,18,19]. Il a déjà été prouvé que la forme a une influence sur de nombreuses propriétés des particules, telles que la biodistribution et la dégradation [20,21,22]. Surtout, l'internalisation cellulaire s'est avérée fortement dépendante de la forme [23,24,25]. Car les particules doivent pouvoir pénétrer dans les cellules cancéreuses et agir sur leurs cibles thérapeutiques pour les tuer. Et de nombreuses études ont montré que les cellules cancéreuses préféraient les particules avec un rapport d'aspect élevé [10, 26].

Cependant, la plupart de ces méthodes reposent fortement sur des solvants organiques, principalement en raison du groupe hydrophobe nécessaire dans les processus de préparation des nanoparticules [27]. Ces solvants organiques peuvent être résiduels dans les particules et ne peuvent pas être complètement éliminés par des pratiques conventionnelles, telles que la distillation sous pression réduite ou la lyophilisation. En conséquence, des traces de solvants organiques restent dans le médicament, appelées solvants résiduels. Bien que les solvants résiduels soient très peu nombreux et puissent répondre aux directives spéciales publiées dans les pharmacopées qui contrôlent strictement les quantités maximales autorisées de solvants résiduels dans les produits pharmaceutiques, les solvants résiduels s'accumuleront dans le corps et peuvent accentuer la maladie ou causer d'autres problèmes. Par conséquent, les fabricants ont aspiré à minimiser la quantité de solvants organiques utilisés dans le processus de production de médicaments. Par conséquent, ce sera un grand pas en avant pour la médecine, la santé humaine et l'environnement d'utiliser la chimie « verte » dans l'industrie pharmaceutique, bien qu'elle soit confrontée à de nombreuses difficultés.

Dans cette étude, nous avons développé des nanoaiguilles (HFND) modifiées en folate (FA) chargées en HCPT avec un rapport d'aspect élevé et des extrémités pointues via une méthode entièrement verte sans utiliser de solvant organique. La précipitation à pH contrôlé du HCPT et du chitosane modifié par FA (CS-FA) conduit à la nucléation de nanoaiguilles avec du HCPT nanocristallin comme noyau enveloppé de CS-FA comme stabilisants stériques. Les HFND se sont avérés posséder de bonnes propriétés de ciblage et de capacité d'imagerie. Des études in vitro et in vivo ont ensuite été systématiquement investiguées. Ces résultats mettent en évidence le grand potentiel des nanoaiguilles fonctionnelles d'imagerie modifiées par FA pour une chimiothérapie hautement efficace, ainsi que pour des applications de diagnostic du cancer.

Méthodes

Matériaux

Tous les produits chimiques sont de qualité analytique et utilisés tels que reçus sans autre purification. De l'eau déminéralisée (DI) a été utilisée dans toutes les expériences. Le FA a été acheté auprès de Bio Basic Inc. La 10-hydroxycamptothécine (HCPT; pureté> 99 %) a été achetée auprès de Lishizhen Pharmaceutical Co., Ltd. N -L'hydroxysuccinimide (NHS) et le chlorhydrate de 1-(3-diméthylaminopropyl)-3-éthylcarbodiimide (EDC) ont été achetés auprès de Sigma-Aldrich.

Synthèse du conjugué FA-Chitosan

Le FA (10 mg), le chitosane (20 mg), l'EDC (4 mg) et le NHS (4 mg) ont été ajoutés dans 2 mL de solution tampon PBS (pH 5,5) et agités à température ambiante pendant 12 h pour obtenir la suspension CS-FA . Ensuite, la suspension a été dialysée contre une solution tampon (pH 10) pour éliminer les molécules de FA en excès. La suspension restante a été centrifugée (5000 tr/min) et lyophilisée pendant 24 h pour obtenir la poudre sèche de CS-FA.

Préparation des HFND

HCPT (10 μg) a été dissous dans 200 μL de solution aqueuse de NaOH (0,1 M) pour obtenir la solution A, et CS-FA (10 μg) a été dissous dans 200 μL de HCl (0,1 M) pour obtenir la solution B. Ensuite, la solution A et la solution B ont été ajoutées goutte à goutte dans de l'eau pure (1 mL) sous agitation vigoureuse pendant 30 s, et le mélange a été soniqué (200 W) dans un bain de glace pendant 6 min. La suspension a été centrifugée (10 000 tr/min, 5 min) et lyophilisée pendant 24 h. Pour la préparation des ND, la solution de chitosane a été utilisée en remplacement de la solution B.

Caractérisation

La morphologie des HFND a été examinée par SEM (UV-70) à 15 kV. La taille et les valeurs de potentiel zêta ont été déterminées par une machine Malvern Zetasizer Nano-ZS (Malvern Instruments, Malvern). Trois mesures parallèles ont été effectuées pour déterminer les valeurs moyennes. La cristallinité des HFND a été analysée avec XRD (X'pert PRO). La teneur en FA des HFND a été déterminée par spectrophotométrie UV (Beckman DU800). Tous les échantillons ont été dosés à 281 nm. La courbe étalon a été tracée au préalable pour déterminer la concentration en AG. La teneur en HCPT dans les HFND a été déterminée par spectrophotométrie de fluorescence à 383 nm. La courbe étalon a été préalablement tracée pour déterminer la concentration en HCPT. Le contenu et l'efficacité de piégeage ont été calculés par les équations. (1, 2, 3 et 4) :

$$ \mathrm{Drogue}\ \mathrm{chargement}\ \mathrm{contenu}\ \mathrm{of}\ \mathrm{HCPT}\ \left(\%\right)=\left(\mathrm{poids}\ \mathrm{de}\ \mathrm{HCPT}\ \mathrm{in}\ \mathrm{HFNDs}\right)/\left(\mathrm{poids}\ \mathrm{of}\ \mathrm{HFNDs}\right) \times 100\% $$ (1) $$ \mathrm{Entrapment}\ \mathrm{efficacité}\ \mathrm{of}\ \mathrm{HCPT}\left(\%\right)=\left(\mathrm{ poids}\ \mathrm{de}\ \mathrm{drogue}\ \mathrm{in}\ \mathrm{HFNDs}\right)/\left(\mathrm{poids}\ \mathrm{of}\ \mathrm{alimentation} \ \mathrm{drogue}\right)\times 100\% $$ (2) $$ \mathrm{Pourcentage}\ \mathrm{of}\ \mathrm{F}\mathrm{A}\ \mathrm{in}\ \mathrm{le}\ \mathrm{conjugaison}\ \left(\%\right)=\left(\mathrm{poids}\ \mathrm{of}\ \mathrm{FA}\ \mathrm{in}\ \mathrm {conjugaison}\right)/\left(\mathrm{poids}\ \mathrm{of}\ \mathrm{conjugaison}\right)\times 100\% $$ (3) $$ \mathrm{Drogue}\ \mathrm {chargement}\ \mathrm{contenu}\ \mathrm{of}\ \mathrm{F}\mathrm{A}\ \left(\%\right)=\left(1-\mathrm{Drogue}\ \mathrm{ chargement}\ \mathrm{contenu}\ \mathrm{ of}\ \mathrm{HCPT}\right) \times \mathrm{pourcentage}\ \mathrm{of}\ \mathrm{F}\mathrm{A}\ \mathrm{in}\ \mathrm{the}\ \mathrm {conjugaison}\fois 100\% $$ (4)

Étude de libération de médicaments in vitro

L'étude de libération de médicaments in vitro des HFND a été réalisée en utilisant la technique de dialyse. Les HFND ont été dispersés dans une solution tampon PBS (10 mL) et placés dans une poche de dialyse pré-gonflée (MWCO 3500 Da). Le sac de dialyse a ensuite été immergé dans du PBS (0,1 M, 200 mL, pH 7,4) et a oscillé en continu dans un incubateur à agitateur (100 tr/min) à 37 °C. Tous les échantillons ont été analysés par spectrophotométrie de fluorescence.

Imagerie confocale des cellules

L'imagerie confocale des cellules a été réalisée à l'aide d'un microscope confocal à balayage laser Leica. L'imagerie de HCPT a été réalisée sous excitation laser à 382 nm et l'émission a été collectée dans la plage de 500 à 550 nm. Les cellules HeLa ont été ensemencées et pré-incubées à 37 °C pendant 24 h (5% CO2 ) avant incubation avec les HFND pendant 8 h.

Captation cellulaire mesurée par mesure de fluorescence

Les cellules HeLa ont été ensemencées dans une plaque 24 puits (1 × 10 6 ml/puits). La plaque a ensuite été incubée à 37 °C pendant 24 h en atmosphère humidifiée (5% CO2 ). Les cellules ont ensuite été incubées avec des ND et des HFND à des concentrations équivalentes de HCPT. Les cellules traitées avec le médicament ont été incubées pendant 6 h à 37 °C, puis lavées deux fois avec du PBS et digérées par un traitement à la trypsine (0,05 %)/EDTA. Les suspensions ont été centrifugées (1000 tr/min, 4 °C) pendant 4 minutes. Les culots cellulaires ont été lavés avec du PBS pour éliminer la fluorescence de fond dans le milieu. Après deux cycles de lavage et de centrifugation, les cellules ont été remises en suspension avec 2 ml de PBS et complètement rompues par sonication vigoureuse. La quantité de HCPT dans le mélange soniqué a été analysée par spectroscopie de fluorescence (excitation à 382 nm). Les cellules à blanc en l'absence de médicament ont été mesurées pour déterminer le niveau d'auto-fluorescence des cellules en tant que contrôle.

Dosages de cytotoxicité

La cytotoxicité des HFND a été déterminée par dosage MTT. En bref, un nombre adéquat de cellules HeLa en phase exponentielle ont été étalées en quintuple dans une microplaque à fond plat à 96 puits et incubées pendant 24 h en présence de médicament/particules. Dans cette étude, 20 μL de solution de bromure de 3-(4,5-diméthyl-2-thiazolyl)-2,5-diphényl-2-H-tétrazolium (MTT) (5 mg/mL dans du PBS) ont été ajoutés dans chaque puits, et les plaques ont été incubées à 37 °C pendant encore 4 h. Ensuite, un volume de 150 μL de diméthylsulfoxyde (DMSO) a été ajouté et la plaque a été agitée sur un bain-marie à 37 °C pendant 30 min. L'absorbance à 570 nm a été mesurée à l'aide d'un lecteur de microplaques (modèle 680 ; Bio-Rad).

Biodistribution

Pour l'imagerie par fluorescence in vivo, DiR a été encapsulé dans les ND et HFND. DiR-NDs et DiR-HFNDs ont été administrés par voie intraveineuse à des souris nudes porteuses de tumeurs HeLa via les veines de la queue à une dose équivalente de DiR-HCPT par kilogramme de poids corporel de souris. À des intervalles de temps prédéterminés, les souris ont été anesthésiées et imagées avec le système d'imagerie in vivo Maestro (Cambridge Research &Instrumentation, Woburn, MA, USA). Après 24 h, les souris ont été sacrifiées et la tumeur ainsi que les principaux organes (rate, foie, rein, poumon et cœur) ont été excisés, puis la surface a été lavée avec du NaCl à 0,9 % pour l'imagerie ex vivo.

Inhibition tumorale in vivo

Lorsque le volume tumoral HeLa des souris porteuses de tumeurs HeLa était d'environ 60 mm 3 , les souris ont été réparties au hasard en quatre groupes et traitées par injection intraveineuse de 0,9 % de NaCl, de HCPT libre, de ND et de HFND tous les 3 jours à une dose de 80 μg de HCPT par souris. Le volume tumoral et le poids corporel ont été surveillés tous les 3 jours. Le volume tumoral a été calculé par la formule suivante :volume tumoral = 0,5 × longueur × largeur 2 .

Après 21 jours, les souris ont été sacrifiées, suivies des tumeurs excisées et pesées. Ensuite, les tumeurs ont été fixées dans du paraformaldéhyde à 4 % pendant la nuit à 4 °C, incluses dans de la paraffine, sectionnées (4 μm), colorées à l'hématoxyline et à l'éosine (H&E) et observées à l'aide d'un système de microscopie numérique.

Analyse statistique

La signification statistique des résultats du traitement a été évaluée à l'aide du t de Student test (bilatéral); P < 0,05 a été considéré comme statistiquement significatif dans toutes les analyses (niveau de confiance de 95 %).

Résultats et discussion

Synthèse du conjugué FA-Chitosan

Tout d'abord, nous avons conjugué l'AF au chitosane par une réaction d'amidation entre le groupe terminal carboxylique de l'AF et l'amidogène du chitosane (Fig. 1). La structure de la conjugaison (CS-FA) a été confirmée par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR). Comme le montre la figure 2, le pic à 1605/cm est devenu plus fort dans le spectre IR du CS-FA que celui du chitosane, correspondant à la vibration d'étirement C=O de la nouvelle liaison amido. Le résultat a indiqué que FA a été conjugué avec succès à l'amidogène du chitosane via une liaison amido. Afin d'étudier le pourcentage de FA dans la conjugaison, une courbe étalon a été établie par spectrophotométrie ultraviolette. Et le pourcentage de FA a été calculé comme étant de 23,4 ± 2,5%.

Voie synthétique du conjugué CS-FA

Spectres FTIR de (a ) FA, (b ) chitosane, et (c ) CS-FA

Préparation des HFND

Il est de notoriété publique que la solubilité du HCPT dans l'eau est extrêmement faible, mais il peut se dissoudre dans les alcalis. Le chitosane est tout le contraire :soluble dans les acides et insoluble dans l'eau. Et le CS-FA a montré la solubilité similaire au chitosane. Par conséquent, le HCPT et le CS-FA ont été dissous dans des alcalis et des acides, respectivement. Lorsque les deux solutions étaient mélangées, une réaction de neutralisation se produirait. Le mélange produit a été contrôlé pour être neutre, ce qui serait un mauvais solvant à la fois pour HCPT et CS-FA. La diminution de la solubilité déclenchée par les changements de pH a permis la nucléation de nanoaiguilles HCPT et la coprécipitation concomitante de CS-FA sur les nanoaiguilles HCPT en croissance (Fig. 3a). La nucléation et la précipitation dynamiques des nanoaiguilles sous ultrasons, ainsi que l'occlusion active de l'ingrédient mou CS-FA, ont conduit à la formation de HFND, au lieu de cristaux HCPT en vrac. Pour optimiser les conditions de formulation, une expérience de condition a été conçue pour étudier l'effet du rapport HCPT sur CS-FA, la puissance des ultrasons, le pH du mélange produit et la concentration du mélange produit sur la morphologie des HFND (tableau 1).

un Illustration de la méthode complètement verte de préparation des HFND. b , c Les images SEM des HFND

La figure 4 montre la morphologie des particules dans différentes conditions. Lorsque CS-FA était trop important, l'excès de CS-FA se fixait à la surface des particules produites (Fig. 4a). Alors que le CS-FA était trop petit, le CS-FA n'a pas été en mesure d'arrêter la croissance des nanoaiguilles HCPT, qui étaient susceptibles de s'agréger (Fig. 4b). Comme la nucléation a été déclenchée par des changements de pH, le pH du mélange produit a joué un rôle important dans le processus de préparation. Le pH doit être contrôlé à neutre, ou la cristallisation serait endommagée (Fig. 4c). La puissance des ultrasons a également eu une grande influence sur la morphologie des HFND. Les nanoaiguilles s'agrégeraient à faible puissance (Fig. 4d) et se décomposeraient en fragments à haute puissance (Fig. 4e). De plus, la concentration du mélange produit s'est avérée avoir un effet important sur la taille des HFND. La taille diminuait en augmentant la concentration (Figs. 3b et 4f).

unf Les images SEM des HFND dans différentes conditions (voir les détails dans le tableau 1). g Distribution granulométrique des HFND. h Potentiel zêta des HFND

La figure 3b, c montre la morphologie optimisée en forme d'aiguille des HFND avec une longueur moyenne d'environ 800 nm et une largeur d'environ 80 nm. Le résultat de la mesure DLS montre une taille de 104,3 ± 5,7 nm (Fig. 4g) et un potentiel zêta de +16,3 ± 1,9 mv (Fig. 4h). De plus, une dispersion de HFND à 2 % en poids a montré une bonne stabilité pendant au moins 2,5 jours. Puisqu'il n'y a pas de signaux de fluorescence de CS-FA, nous pouvons mesurer le contenu de charge de médicament HCPT des HFND en utilisant les caractéristiques de fluorescence de HCPT. La teneur en médicament HCPT des HFND était de 70,2 ± 3,1 % et l'efficacité d'encapsulation était de 83,1 %. Et la teneur en FA des HFND était de 7,0%, qui a été calculée via le pourcentage de FA dans CS-FA.

Analyse XRD

Comme on le sait, la forme du médicament affecte grandement les propriétés des nanoparticules. Par conséquent, il est très important de comprendre la forme de HCPT dans les HFND. La diffraction des rayons X a été utilisée pour détecter la forme de HCPT dans les HFND (Fig. 5). Il est clair que l'HCPT pur présente de nombreux pics cristallins nets, représentatifs des caractéristiques d'une cristallinité élevée. Alors que les larges pics de chitosane semi-cristallin existaient encore dans le modèle XRD des HFND, une majorité de pics appartenaient à HCPT, suggérant la cristallinité élevée de HCPT. En bref, les résultats de la DRX suggèrent que l'HCPT est à l'état cristallin dans les HFND. De plus, la cinétique de croissance de l'HCPT au sein des HFNDs avait été modifiée, principalement en raison de l'occlusion active et des effets de confinement du CS-FA. Pour étudier l'effet de CS-FA dans le processus de cristallisation, les cristaux de HCPT ont été préparés sans l'existence de CS-FA. La figure 6 a montré la morphologie des cristaux de HCPT. Ils étaient en forme de tige, d'une longueur de plus de 10 μm, ce qui était totalement différent de celui des HFND. Cela a en outre démontré que le CS-FA avait modifié la cinétique de croissance de l'HCPT au sein des HFND.

Les modèles XRD de (a ) chitosane, (b ) HCPT, et (c ) MHND

L'image SEM des cristaux en vrac HCPT

Études de libération de médicaments in vitro

Étant donné que le comportement de libération du médicament est une propriété importante d'un système d'administration de médicament, les études de libération in vitro des HFND ont été réalisées à l'aide d'une technique de dialyse, avec des poudres HCPT libres. Tous les échantillons ont été analysés par chromatographie liquide à haute performance (HPLC). Les profils de libération sont présentés sur la figure 7. Le profil de l'HCPT libre a montré qu'au moins 30 % du médicament était libéré au premier temps d'échantillonnage de 1 h et presque 100 % à 18 h. Cependant, le profil de libération des HFND semble être une libération prolongée et soutenue des deux médicaments sur 48 h. La libération prolongée du médicament peut être attribuée au fait que l'enveloppe polymère du CS-FA pourrait limiter la libération du médicament dans le noyau. Ces avantages pourraient favoriser l'application des HFND pour un système d'administration prolongée de médicaments.

Profils de libération de médicaments in vitro des MHND dans du PBS (pH 7.4) à 37 °C. (un ) HCPT gratuit ; (b ) HFND

Captation cellulaire

Quelle que soit la manière dont le système d'administration de médicaments atteint le site tumoral cible, par administration systémique ou par administration locale directe, il est très important qu'ils puissent pénétrer dans la zone tumorale pour agir sur leur cible intracellulaire. La microscopie confocale à balayage laser (CLSM) a été réalisée pour évaluer l'absorption cellulaire des HFND. Pour évaluer leur efficacité d'absorption cellulaire par les cellules HeLa, les HFND et les nanoaiguilles chargées en HCPT (ND ; drug loading = 64,7%) ont été incubés avec des cellules HeLa pendant 8 h à 37 °C (les ND ont été préparés par HCPT et chitosan via la même méthode que les HFND). Comme le montre la figure 8, une émission de fluorescence beaucoup plus intense de HCPT a été détectée à partir des cellules exposées aux HFND que celles exposées aux ND après 8 h d'incubation, illustrant que le FA à la surface des particules pourrait grandement améliorer l'absorption cellulaire.

Administration intracellulaire de médicament pendant 8 h à 37 °C. Images de microscopie confocale à balayage laser de cellules HeLa incubées avec a HFND et b ND

Pour confirmer davantage que le taux d'internalisation cellulaire des HFND était plus rapide, des mesures de fluorescence ont été effectuées pour quantifier la différence d'intensité d'émission de fluorescence de HCPT dans les cellules HeLa. Conformément aux observations du CLSM, les HFND étaient beaucoup plus favorisés que les ND dans le processus d'internalisation cellulaire (Fig. 9). Cela a encore validé la propriété de ciblage des HFND.

Mesures de fluorescence des cellules HeLa incubées avec des HFND (a ) et ND (b ) sur une période d'incubation de 8 h à 37 °C ; P < 0,05

Dosages de cytotoxicité

Pour étudier plus avant la possibilité d'utiliser les HFND pour l'administration locale de médicaments, nous avons testé la capacité de destruction des HFND contre les cellules cancéreuses. La cytotoxicité des HFND a été évaluée en utilisant le test MTT avec les cellules HeLa. Le HCPT libre et les ND contenant des concentrations équivalentes de HCPT ont été utilisés comme contrôle. Les concentrations d'HCPT étaient de 0,50, 1,00, 2,00, 4,00, 8,00 et 16 μg/mL. Comme le montre la figure 10, la cytotoxicité de l'HCPT était plus élevée que celle des ND, principalement en raison de la vitesse de libération du médicament beaucoup plus rapide de l'HCPT que celle des ND. Néanmoins, la cytotoxicité des HFND était supérieure à celle de l'HCPT. Cela était probablement dû à la propriété de ciblage de FA à la surface des HFND, qui pourrait aider les particules à pénétrer dans les cellules et à les tuer. Ainsi, les HFND ont présenté une capacité de destruction étonnamment bonne pour les cellules cancéreuses. Ces résultats confirment que l'AF à la surface des HFND peut augmenter l'absorption cellulaire des particules et ainsi augmenter leur capacité de destruction des cellules cancéreuses en se liant aux récepteurs de l'AF.

Viabilité cellulaire in vitro des cellules HeLa traitées avec (a ) HCPT gratuit, (b ) ND, et (c ) HFND après incubation de 24 h. P < 0,05

Biodistribution

Pour évaluer la capacité de cibler la tumeur des nanoaiguilles à double médicament, DiR a été utilisé comme sonde de fluorescence proche infrarouge à encapsuler dans des HCPT, des ND et des HFND libres à la concentration DiR équivalente. 0,9 % de NaCl, DiR-ND et DiR-HFND ont été injectés par voie intraveineuse dans des tumeurs porteuses de souris dérivées de cellules HeLa de carcinome cervical humain, et leurs biodistributions in vivo ont été étudiées.

Comme le montre la figure 11a, alors qu'aucun signal fluorescent n'a été détecté sur les sites tumoraux dans le groupe des DiR-ND, un fort signal fluorescent a été visualisé dans le groupe DiR-HFND. Lorsque le nombre total de fluorescences était réduit en permanence, l'intensité du signal au site tumoral était augmentée de 1 à 12 h, indiquant que les HFND s'accumulaient dans les tumeurs pendant cette période. Après 24 h, les souris ont été sacrifiées et les tissus tumoraux ainsi que les tissus normaux ont été isolés pour une imagerie et une analyse ex vivo (Fig. 11b, c). L'intensité de fluorescence dans le tissu tumoral des souris traitées par DiR-HFND était significativement plus élevé que les autres souris. Il a été validé que l'introduction de l'AF offrait aux nanoaiguilles une excellente efficacité de ciblage des tumeurs, conduisant à un traitement anticancéreux hautement efficace.

un Distribution et accumulation tumorale de nanoparticules DiR chez des souris porteuses de tumeurs HeLa recevant une injection intraveineuse des formulations indiquées. b Imagerie par fluorescence ex vivo de la tumeur et des tissus normaux récoltés sur les souris nudes euthanasiées HeLa porteuses de tumeurs. Les images ont été prises 24 h après l'injection. H, Li, Lu, K, S et T représentent respectivement le cœur, le foie, le poumon, le rein, la rate et la tumeur. c Intensité de fluorescence DiR dans les tissus tumoraux prélevés 24 h après l'injection systémique. P < 0,05. (un ) 0,9% NaCl, (b ) DiR-ND, et (c ) DiR-HFND

Inhibition tumorale in vivo

Pour évaluer les effets antitumoraux in vivo, nous avons généré des xénogreffes tumorales HeLa chez des souris Kunming et évalué la croissance tumorale après l'administration intraveineuse de 0,9% de NaCl, de HCPT libre, de ND et de HFND avec la même concentration de HCPT. Par rapport aux souris traitées avec du NaCl à 0,9 % comme contrôle, le taux de croissance des tumeurs chez les souris recevant du HCPT ou des ND libres a diminué progressivement (Fig. 12a), indiquant l'inhibition de la croissance tumorale significativement efficace. Il est à noter que les HFND ont conduit à l'inhibition la plus prononcée de la croissance tumorale. A la fin de l'expérience, les tumeurs ont été excisées et pesées. Comme le montre la figure 12c, il a été constaté que les nanoaiguilles à double médicament avaient une efficacité thérapeutique supérieure par rapport aux autres groupes (P < 0,05). Une preuve supplémentaire de l'effet anticancéreux accru des nanoaiguilles à double médicament a été montrée dans les images histologiques (Fig. 12d). Pour tous les systèmes d'administration de médicaments, la toxicité systémique généralement rencontrée dans le traitement gratuit à médiation par HCPT doit être prise en compte pour garantir l'innocuité et l'efficacité. Dans ce travail, l'administration du HCPT libre a entraîné l'apathie/la paresse et une perte de poids corporel sévère chez les souris (Fig. 12b), indiquant les effets secondaires indésirables de la chimiothérapie. Au contraire, aucun effet secondaire évident n'a été montré chez les souris traitées avec les ND et les HFND. Dans l'ensemble, il a été indiqué que les HFND avec des effets anticancéreux supérieurs ainsi qu'une toxicité plus faible amélioreraient considérablement l'efficacité de la thérapie de qualité de vie.

Effets anticancéreux de différentes (nano)formulations. un Changement de volume de la tumeur chez la souris pendant le traitement. b Changement de poids des souris porteuses de tumeurs pendant le traitement. c Poids des tumeurs HeLa après traitement par différentes formulations. d Coupe histologique de la tumeur des souris après le traitement. (un ) Solution aqueuse de NaCl à 0,9 %, (b ) HCPT gratuit, (c ) ND, et (d ) HFND. Toutes les formulations ont utilisé la même concentration de HCPT dans une tumeur HeLa porteuse de souris. P < 0,05

Conclusions

L'étude présente ici une approche totalement écologique pour obtenir des nanoaiguilles chargées en HCPT et modifiées en FA pour la chimiothérapie hautement efficace avec une charge élevée de médicament, une propriété de ciblage et une capacité d'imagerie. Le profil de libération du médicament a révélé que les HFND présentaient une libération soutenue et prolongée. Le CLSM a démontré l'internalisation cellulaire plus efficace des HFND que des ND. L'expérience MTT a indiqué que les HFND ont non seulement montré une cytotoxicité beaucoup plus élevée que les médicaments et les ND individuels. Cela illustre la bonne propriété de ciblage des HFND. Ce travail ouvre la porte à la conception de nouveaux dosages de nanoparticules avec une méthode entièrement verte, qui pourraient avoir un effet puissant sur la protection de l'environnement à l'avenir.


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