Επιφανειακά τροποποιημένα νανογραφένια για την ελεγχόμενη χορήγηση αντικαρκινικών φαρμάκων

• Κύριος συγγραφέας: Παπαχριστοδούλου, Μύρια
• Άλλοι συγγραφείς: Αυγουστάκης, Κωνσταντίνος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2016
• Θέματα: Καρβοξυλιωμένο οξείδιο του γραφενίου; Πακλιταξέλη; Ελεγχόμενη χορήγηση; Αντικαρκινικά φάρμακα; Πεγκυλίωση; Νανοτεχνολογία; Graphene oxide carboxylated; Paclitaxel; Controlled delivery; Anticancer drugs; Pegylation; Nanotechnology; 615.58

Το οξείδιο του γραφενίου (GO), ένα καινοτόμο δισδιάστατο νανοϋλικό που παράγεται με την οξείδωση του γραφίτη, αποτελεί την αιχμή της έρευνας σε ευρύ πεδίο επιστημών (ηλεκτρονική, οπτική, αεροδιαστημική) λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων του. Οι πιθανές βιοϊατρικές εφαρμογές του σε συστήματα χορήγησης φαρμακευτικών ουσιών στηρίζονται στη βιοσυμβατότητά του, στην υδροφιλικότητα και στη μεγάλη χωρητικότητα του ανθρακικού πλέγματος για την πρόσδεση φαρμάκων. Στην παρούσα εργασία διερευνήθηκε η δυνατότητα εφαρμογής πεγκυλιωμένου νανο-οξειδίου του γραφενίου για την εκλεκτική χορήγηση της πακλιταξέλης στους καρκινικούς όγκους με βάση το φαινόμενο αυξημένης διαπερατότητας και συγκράτησης νανοσωματιδιακών φορέων φαρμάκων στους όγκους (EPR effect). H πακλιταξέλη είναι ένα ισχυρό αντικαρκινικό φάρμακο με πολλές όμως παρενέργειες, οι οποίες θα μπορούσαν να ελαττωθούν με μία πιο εκλεκτική χορήγηση της στον καρκινικό όγκο. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας, παρασκευάστηκαν νανοφορείς καρβοξυλιωμένου οξειδίου του γραφενίου (nCGO) σε υδατική διασπορά, επιφανειακά τροποποιημένοι με αμινο-πολυαιθυλενογλυκόλες (PEG-NH2) διαφορετικών μοριακών βαρών (2, 10, 20 kDa), γραμμικoύ (μεθοξυ-PEG-NH2) και διακλαδισμένου σκελετoύ (4arm-PEG-NH2), ώστε να ενισχυθεί η κολλοειδής σταθερότητά τους και η βιοσυμβατότητα τους. Κατόπιν, δοκιμάστηκαν ως όχημα μεταφοράς της πακλιταξέλης (PTX) σε Α549 σειρά, ανθρώπινων επιθηλιακών κυττάρων αδενοκαρκινώματος πνεύμονα. Το μέγεθος των φορέων προσδιορίστηκε με μετρήσεις δυναμικής σκέδασης φωτός (DLS) μεταξύ 104 έως 181nm (μέση υδροδυναμική διάμετρος). Ελέγχθηκε η κολλοειδής σταθερότητα της νανοδιασποράς με τον χρόνο (σε διάστημα 4 εβδομάδων) και με επώαση σε θρεπτικό μέσο κυττάρων (RPMI). Έγινε ποιοτικός και ποσοτικός χαρακτηρισμός της σύστασής τους με φασματοσκοπία υπερύθρου (FT-IR) και θερμοβαρυμετρική ανάλυση (TGA) και εκτιμήθηκε έπειτα η ικανότητα φόρτωσης πακλιταξέλης, η οποία κυμάνθηκε από 30% ως 65%) ανάλογα με τη σύνθεση των νανοφορέων. Ακόμη, μελετήθηκε η αποδέσμευση του φαρμάκου από τα συζεύγματα nCGO-PEG σε ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών pH 7,4 στους 37°C και τα αποτελέσματα έδειξαν προφίλ παρατεταμένης αποδέσμευσης (<50% αποδέσμευση σε 24 ώρες), που αποτελεί σημαντικό όφελος ώστε να ελαχιστοποιούνται κατά τη χορήγηση οι απώλειες του φαρμάκου στον οργανισμό, μέχρι να φθάσει στον καρκινικό όγκο. Τέλος, το σύστημα nCGO-PEG(10kDa)/PTX που έδωσε τα βέλτιστα αποτελέσματα σταθερότητας μελετήθηκε, με κυτταρομετρία ροής, για την κυτταροτοξικότητά του (κενός φορέας και φορτωμένος με πακλιταξέλη) και την ικανότητα ενδοκυττάρωσής του μετά από επισήμανση με φθορίζουσα FITC. Υπολογίστηκε η νέκρωση των κυττάρων με επώαση με αυξανόμενες συγκεντρώσεις (1-25ppm ως προς την πακλιταξέλη) για 5, 24, 48 ώρες, να είναι υψηλότερη στη χορήγηση δεσμευμένης στον φορέα πακλιταξέλης σε σύγκριση με τις αντίστοιχες τιμές ελεύθερης πακλιταξέλης (στα 25 ppm φθάνει στο 65% του συνολικού πληθυσμού σε 48ωρη επώαση έναντι 47% με το ελεύθερο φάρμακο ίδιας συγκέντρωσης και στον ίδιο χρόνο). Επίσης, ίσο ποσοστό θανάτωσης (∼50%) επιτυγχάνεται με την επώαση με 17ppm του φαρμάκου φορτωμένου στο φορέα στο 5ωρο (ή 10ppm αντίστοιχα στις 24ώρες) με την επώαση με 25ppm ελεύθερης πακλιταξέλης αλλά σε 48 ώρες. Τα αποτελέσματα αυτά εξηγούνται από το υψηλό ποσοστό ενδοκυττάρωσης του φορέα (∼80% στις 48 ώρες) που αυξάνεται με το χρόνο και μεταφέρει επιτυχώς τον αντικαρκινικό παράγοντα στα κύτταρα μέσω παθητικής διάχυσης. Τα αποτελέσματα που λήφθηκαν δικαιολογούν την περαιτέρω διερεύνηση του συστήματος ως σύστημα χορήγησης της πακλιταξέλης.