Υβριδικά μαγνητικά νανοσωματίδια για τη στοχευμένη χορήγηση σισπλατίνης : κυτταρικές και in vivo μελέτες

• Κύριος συγγραφέας: Βούλγαρη, Ευσταθία
• Άλλοι συγγραφείς: Αυγουστάκης, Κωνσταντίνος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2016
• Θέματα: Σισπλατίνη; Μαγνητικά νανοσωματίδια; Cisplatin; Magnetic nanoparticles; 615.704

Η φαρμακευτική νανοτεχνολογία εμφανίζει αλματώδη ανάπτυξη τα τελευταία χρόνια και υπόσχεται λύσεις σε δυσεπίλυτα και απαιτητικά προβλήματα χορήγησης φαρμάκων όπου η συμβατική χορήγηση φαρμάκων έχει αποτύχει. Με τον εγκλεισμό του φαρμάκου σε κατάλληλα σχεδιασμένους νανοφορείς επιχειρείται χρονικός και τοπικός έλεγχος της διάθεσης του φαρμάκου στα κύτταρα, στόχο που έχει ως αποτέλεσμα την μεγιστοποίηση της φαρμακολογικής απόκρισης (θεραπευτικής δράσης) και την ελάττωση των παρενεργειών του φαρμάκου. Στην παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε φόρτωση της σισπλατίνης (cisplatin), ενός πολύ ισχυρού αντικαρκινικού φαρμάκου με ισχυρές όμως παρενέργειες, σε μαγνητικούς νανοφορείς ώστε να επιτευχθεί εκλεκτική διάθεση του φαρμάκου στους καρκινικούς όγκους μέσα από την εστίαση των νανοφορέων στον όγκο με την βοήθεια εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, και να ελαττωθεί η τοξικότητα από την δράση του φαρμάκου στους υγιείς ιστούς. Προς την επίτευξη αυτού του στόχου συντέθηκαν υβριδικά μαγνητικά νανοκολλοειδή βασισμένα σε μαγνητικά νανοσωματίδια επιφανειακώς τροποποιημένα με συμπολυμερή πολυμεθακρυλικού οξέος εμβολιασμένων με αλυσίδες πολυαιθυλενογλυκόλης (P(MAA-g-EGMA)) και φορτώθηκαν με το αντικαρκινικό φάρμακο, σισπλατίνη. Τα μαγνητικά νανοκολλοειδή σε σχήμα πυρήνα-κελύφους συντέθηκαν με τη μέθοδο της αλκαλικής συγκαταβύθισης από μία πρόδρομη ουσία σιδήρου με την παρουσία των P(MAA-g-EGMA) συμπολυμερών. P(MAA-g-EGMA) συμπολυμερή τα οποία διέφεραν ως προς την αναλογία και το μήκος της αλυσίδας πολυαιθυλενογλυκόλης (PEG) χρησιμοποιήθηκαν ώστε να μελετηθούν οι επιδράσεις της διαφορετικής τους σύστασης στις ιδιότητες των νανοφορέων. Οι νανοφορείς φορτώθηκαν με τη σισπλατίνη μετά από επώασή τους με το φάρμακο σε αυξανόμενες συγκεντρώσεις. Σε επόμενο στάδιο οι νανοφορείς χαρακτηρίστηκαν αναφορικά με την υδροδυναμική τους διάμετρο και το επιφανειακό τους φορτίο με την τεχνολογία της δυναμικής σκέδασης φωτός (DLS). Ακολούθως μελετήθηκε η κολλοειδή τους σταθερότητα σε υδατικά διαλύματα NaCl και σε ανθρώπινο πλάσμα. Επιπρόσθετα μελετήθηκε το προφίλ της αποδέσμευσης του φαρμάκου σε διάλυμα φωσφορικών σε pH 7.4 και 5.5. Εξετάστηκε επίσης η επίδραση εξωτερικού εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου (400 kHz) στην αποδέσμευση του φαρμάκου από τους νανοφορείς. Ακολούθησαν οι κυτταρικές μελέτες τοξικότητας και ενδοκυττάρωσης των φορτωμένων με σισπλατίνη μαγνητικών νανοφορέων σε ΗΤ29 ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα παχέος εντέρου, ενώ διερευνήθηκε και εδώ η επίδραση εξωτερικού σταθερού μαγνητικού πεδίου 0,5Τ. Οι μελέτες ολοκληρώθηκαν με τα in vivo πειράματα τοξικότητας και βιοκατανομής του φαρμάκου και των μαγνητικών νανοφορέων με τις τεχνικές XRF και PET/CT αντίστοιχα, σε μυς τα οποία έφεραν ΗΤ29 όγκους. Το μέσο μέγεθος των νανοφορέων κυμαίνονταν από 40–102 nm ανάλογα με το μήκος και την πυκνότητα των αλυσίδων PEG. Όλοι οι τύποι των νανοφορέων παρουσίασαν υψηλή κολλοειδή σταθερότητα ενώ δεν συσσωματώθηκαν ακόμα και σε μεγάλες συγκεντρώσεις NaCl, πολύ υψηλότερες της φυσιολογικής συγκέντρωσης. Επιτεύχθηκε υψηλή φόρτωση της σισπλατίνης (12%) στα συστήματα των νανοφορέων με το μεγαλύτερο ποσοστό καρβοξυλομάδων. Επιπλέον παρατηρήθηκε παρατεταμένη αποδέσμευση του φαρμάκου η οποία επιταχύνεται σημαντικά με την εφαρμογή εξωτερικού εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου και με τη μείωση του pH. Τα φορτωμένα με σισπλατίνη νανοσωματίδια παρουσίασαν συγκρίσιμη κυτταροτοξικότητα με το ελεύθερο φάρμακο η οποία αυξήθηκε υπό την εφαρμογή μαγνητικού πεδίου 0,5Τ. Η αύξηση αυτή πιθανώς οφείλεται στην αυξανόμενη ενδοκυττάρωση των φορτωμένων με φάρμακο νανοφορέων που προκαλεί το μαγνητικό πεδίο. Εικόνες συνεστιακής μικροσκοπίας (Confocal microscopy) αποκαλύπτουν τη συσσώρευση των νανοκολλοειδών στην περιπυρηνική περιοχή μετά την ενδοκυττάρωση. Επιπλέον, τα φορτωμένα με σισπλατίνη νανοσωματίδια σημείωσαν σημαντική μείωση των όγκων in vivo μεγαλύτερη από εκείνη που προκάλεσε το ελεύθερο φάρμακο. Το φαινόμενο αυτό εντάθηκε με την εφαρμογή εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Αξιοσημείωτο είναι επίσης το γεγονός ότι τη δράση του ελεύθερου φαρμάκου ακολούθησαν σημαντικές παρενέργειες όπως μεγάλη απώλεια βάρους των ποντικών, ελάττωση της μάζας του σπληνός και επιθετικότητα. Τα φαινόμενα αυτά δεν παρατηρήθηκαν όταν το φάρμακο χορηγήθηκε όντας φορτωμένο στους νανοφορείς. Τέλος, τα αποτέλεσματα της βιοκατανομής του ελεύθερου φαρμάκου δείχνουν μεγάλη συσσώρευση της σισπλατίνης στους νεφρούς μετά από χορήγηση ελεύθερης (μη-εγκλεισμένης σε νανοφορείς) σισπλατίνης ενώ όταν χορηγείται φορτωμένη στους νανοφορείς μειώνεται η συσσώρευση της στους νεφρούς και αυξάνεται στο ήπαρ και στον σπλήνα, ακολουθώντας τη βιοκατανομή των νανοφορέων. Συμπερασματικά, οι φορτωμένοι με σισπλατίνη μαγνητικοί P(MAA-g-EGMA) νανοφορείς παρουσίασαν ικανοποιητικά φυσικοχημικά χαρακτηριστικά και σταθερότητα. Τα φορτωμένα με σισπλατίνη μαγνητικά νανοσωματίδια εμφάνισαν ισχυρότερη αντικαρκινική δράση συγκριτικά με το ελεύθερο φάρμακο, ενώ παράλληλα παρουσίασαν μεγαλύτερη βιοσυμβατότητα. Μπορούν, συνεπώς, να θεωρηθούν ένα πολλά υποσχόμενο σύστημα χορήγησης σισπλατίνης το οποίο θα επέτρεπε την πλήρη αξιοποίηση του φαρμάκου αυτού στην θεραπεία του καρκίνου.