Усвоение новых липидов покрытием наночастиц, содержащих Falcarindiol, мезенхимальных стволовых клеток человека
Summary
Эта статья описывает инкапсуляции falcarindiol в липидной оболочкой 74 Нм наночастиц. Клеточного поглощения наночастиц, стволовых клеток человека в липидного капель контролируется флуоресцентные и конфокальная томография. Наночастицы изготавливаются методом быстрой инъекции растворителя ветра, и их размер измеряется с методом динамического рассеяния света.
Abstract
Наночастицы находятся в центре внимания повышенный интерес в системах доставки препарата для лечения рака. Липидов покрытием наночастиц вдохновлены в структуре и размер липопротеидов низкой плотности (LDL) потому, что раковые клетки имеют повышенная потребность холестерина размножаться, и это была использована как механизм для доставки противораковые препараты рака клетки. Кроме того в зависимости от наркотиков, химия инкапсуляции препарат может быть выгодным, чтобы избежать деградации препарата во время циркуляции в естественных условиях. Таким образом, в этом исследовании, эта конструкция используется для изготовления липидов покрытием наночастиц противораковый препарат falcarindiol, обеспечивая потенциал новой системы доставки falcarindiol для того чтобы стабилизировать его химическое строение против деградации и улучшить его поглощение опухоли. Falcarindiol наночастиц, с фосфолипидов и холестерина монослоя, инкапсулирующий ядро очищенного препарата частицы, были разработаны. Однослойные покрытия липидов состоит из 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC), холестерин (Чхоль) и 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[methoxy(polyethylene glycol)-2000] (DSPE PEG 2000) наряду с люминесцентные Метка DiI (молярное соотношение 43:50:5:2). Наночастицы изготовлены с использованием метода быстрой инъекции, который является быстрый и простой способ осадок наночастиц, хорошо растворитель для обмена анти растворителя. Он состоит из быстрого введения этанола раствор, содержащий компоненты наночастиц в водной фазе. Размер наночастиц флуоресцентные измеряется с помощью динамического рассеяния света (DLS) на 74,1 Нм ± 6,7. Поглощение наночастиц испытывается в мезенхимальных стволовых клеток человека (использования) и образы, используя флуоресценции и confocal микроскопии. Поглощение наночастиц наблюдаются в использования, предлагая возможности для такой системы доставки стабильного наркотиков для falcarindiol.
Introduction
Липидов покрытием наночастиц наблюдаем повышенный интерес относительно их функция как систем доставки препарата для терапии рака1. Опухоли имеют изменения метаболизма липидов перепрограммирования2 и повышенная потребность в холестерин размножаться3. Они overexpress LDL1 и в более LDL, чем нормальные клетки, в той степени, в какой больной раком ЛПНП игр может даже пойти вниз4. ЛПНП поглощение способствует агрессивная фенотипов5 приводит к распространению и вторжения в груди Рак6. Обилие рецепторов ЛПНП (LDLRs) является индикатором прогностические метастатического потенциала7. Вдохновленный ЛПНП и его поглощение раковых клеток, Новая стратегия называется: сделать выглядеть как пища рака наркотиков8. Таким образом эти новые наночастиц наркотиков доставки образцов8,9,10 были вдохновлены стабилизировать ядро и липидов дизайн природных LDL11 как механизм для доставки противораковые препараты для раковых клеток. Этот пассивный ориентации системы доставки поддерживает инкапсуляцию, особенно, гидрофобные наркотиков, которые обычно даются в форме устной дозировке, но обеспечивают лишь небольшое количество наркотиков в кровь, так что ограничение их ожидаемой эффективности12. Как с стелс липосомы13, полиэтиленгликоль (PEG) покрытие помогает уменьшить иммунологического ответа и расширяет циркуляции в крови для оптимального опухоли поглощения, якобы более проникновение и эффект удержания (EPR) 14 , 15. Однако, в дополнение к, в некоторых случаях, нестабильность в циркуляции и нежелательных распределения в системе16, некоторые препятствия остаются нерешенными, например, каким образом и в какой степени такие наночастицы принимаются клетки и что такое их внутриклеточного судьба. Именно здесь, что этот документ рассматривается наночастиц поглощение гидрофобные противораковый препарат falcarindiol, с помощью конфокальной и эпифлуоресцентного методы визуализации.
Цель исследования – для изготовления липидов покрытием наночастиц falcarindiol и изучить их внутриклеточного поглощения в использования. Таким образом, потенциально стабилизации своей администрации, преодоление проблем, связанных с доставкой и повышение биодоступности. Таким образом, оценка новой системы доставки для этого противораковый препарат. Ранее falcarindiol были администрируемых устно через falcarindiol высокой концентрации очищенный как дополнение питания17. Однако существует необходимость более структурированный подход к доставить этот перспективный препарат. Таким образом falcarindiol наночастиц, фосфолипидов и холестерина, инкапсулируя монослой с очищенного препарата, составляющие ядро частицы, были разработаны. Метод быстрого введения растворителя ветра, как недавно разработанный Needham et al. в этом исследовании используется 8, для инкапсуляции полиацетилена falcarindiol.
Этот метод ранее использовался для изготовления липидов наночастиц для инкапсуляции диагностических изображений агентов18,19, а так же проверить молекул (линоленовой)27 и наркотиков (орлистат, niclosamide стеарат)8 ,27,28. Это относительно простой метод, когда осуществляется с правом молекул. Он образует наноразмерных частиц, на пределе их критического нуклеации (диаметр ~ 20 Нм), высоко нерастворимых гидрофобные растворенных веществ, растворенных в Полярный растворитель. Растворителя обмен осуществляется путем быстрого инъекции раствора органического в избытке antisolvent (обычно, водной фазе в органических 1:9: соотношение Водный объем)20,21.
Композиционный дизайн наночастиц порождают множественные преимущества. DSPC:Chol компоненты обеспечивают очень плотный, почти непроницаемой, биосовместимых и биологически монослоя. КОЛЫШЕК обеспечивает труднодоступных стабилизирующим интерфейс, который действует как щит от опсонизацию, иммунной системы, замедление любой поглощение ретикулоэндотелиальной системы (печень и селезенка) и защита от одноядерных фагоцитарной системы, предотвращая их удержание и деградации иммунной системой и следовательно, увеличивая их циркуляции тайм в крови22. Это позволяет частицам распространить до тех пор, пока они extravasate на больные места, таких как опухоли, где протекающая сердечно-сосудистой системы, позволяя ЭПР эффект привести к пассивной накопления частиц. Кроме того слой липидов позволяет иметь лучший контроль над наночастиц размер кинетически треппинг ядро его измерения критических ядро27,28. Липиды побудить различные свойства поверхности (включая ориентации, пептид, который еще не был доступен для этого проекта), чистый препарат ядра и низкой полиизопрена22,27,28. Метод, используемый для анализа частиц размером является DLS, техника, которая позволяет исследователям для измерения размера большого числа частиц в то же время. Однако этот метод может смещения измерения до больших размеров, если наночастиц не монодисперсными23. Этот вопрос оценивается с липидный слой также. Более подробную информацию об этих основных конструкций и количественная оценка всех характеристик приведены в других публикаций27,28.
Препарат, инкапсулированные в наночастиц является falcarindiol, пищевые полиацетилена, найдено в растения из семейства зонтичные. Это вторичные метаболиты из алифатических C17полиацетилен типа, который был найден для отображения здоровь повышая влияния, включая противовоспалительной активностью, антибактериальный эффект и цитотоксичность против широкого спектра линий клеток рака. Его высокая реакционная способность связана с его способностью взаимодействовать с различными биомолекул, действуя как очень реактивной алкилирующий агент против меркапто и амино группы24. Falcarindiol ранее было показано, уменьшить количество опухолевых поражений в Колон-17,25, хотя биологические механизмы до сих пор неизвестны. Однако это мысль, что он взаимодействует с биомолекулами например NF-κB, COX1, так, COX-2, и подчеркнуть, цитокины, подавляя их опухоли прогрессии и клеток распространения процессов, привело к аресту клеточного цикла, эндоплазматический ретикулум (ER) и апоптоза 17,26 в раковых клетках. Falcarindiol используется в данном исследовании, как пример противораковые наркотиков благодаря противоопухолевой потенциал и механизм в настоящее время изучаются, и потому что он показывает многообещающие противораковые эффекты. Клеточного поглощения наночастиц испытывается в использования и образы с помощью эпифлуоресцентного и confocal микроскопии. Этот тип ячейки был выбран из-за ее большого размера, что делает их идеальными для микроскопии.
Protocol
Representative Results
Discussion
Подробный протокол для изготовления липидов покрытием наночастицы для доставки лекарств с простой, быстрый, воспроизводимые и масштабируемых быстрого инъекционный метод жидкостной перехода был затем27,28 и представлен в этом документе, как применяется ?…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы благодарят за мезенхимальных стволовых клеток человека д-р Мустафа Кассем (Больница университета Оденсе, Дания). Авторы благодарят датский медицинский центр Bioimaging для доступа к их микроскопы. Авторы благодарят Carlsberg и Виллум основы для финансовой поддержки (для E.A.C.). Авторы признают финансовую поддержку, оказываемую премии профессора Нильса Бора от датского национального фонда научных исследований.
Materials
| 12 mL Screw Neck Vial (Clear glass, 15-425 thread, 66 X 18.5 mm) | Microlab Aarhus A/S | ML 33154LP | |
| 6 well plates | Greiner Bio One International GmbH | 657160 | |
| Absolute Ethanol | EMD Millipore (VWR) | EM8.18760.1000 | |
| Chloroform | Rathburn Chemicals Ltd. | RH1009 | |
| Cholesterol | Avanti Polar Lipids, Inc. | 700000P | |
| Confocal Microscope | Zeiss LSM510 | ||
| Cover Slips thickness #1.5 | Paul Marienfeld GmbH & Co | 117650 | |
| Desiccator | Self-build | ||
| DiI | Invitrogen | D282 | |
| DLS | Beckman Coulter | DelsaMAXpro 3167-DMP | |
| DSPC (Chloroform stock) | Avanti Polar Lipids, Inc. | 850365C | |
| DSPE PEG 2000 (Chloroform stock) | Avanti Polar Lipids, Inc. | 880120C | |
| eVol XR | SGE analytical science, Trajan Scientific Australia Pty Ltd. | 2910200 | |
| Fetal Bovine serum | Gibco | 10270-106 | |
| Fluorescence Miccroscope | Olymous IX81 | With Manual TIRF and Andor iXon EMCCD | |
| Incubator | Panasonic | MCO-18AC | |
| Magnetic flea | VWR Chemicals | 15 x 4.5 mm | Cylindrical shape with PTFE coating |
| Magnetic stirrer | IKA | RT-10 | |
| Minimum Essential Media | Gibco | 32561-029 | |
| PBS tablets for cell culture | VWR Chemicals | 97062-732 | |
| Pen/strep | VWR Chemicals | 97063-708 | |
| Phosphate Buffer Saline (PBS, pH 7.4) | Thermo Fisher | 10010031 | |
| Rotary Evaporator | Rotavapor, Büchi Labortechnik AG | R-210 | |
| Sample concentrator | Stuart, Cole-Parmer Instrument Company, LLC | SBHCONC/1 |
Referencias
- Firestone, R. A. Low-Density Lipoprotein as a Vehicle for Targeting Antitumor Compounds to Cancer Cells. Bioconjugate Chemistry. 5 (2), 105-113 (1994).
- Beloribi-Djefaflia, S., Vasseur, S., Guillaumond, F. Lipid metabolic reprogramming in cancer cells. Oncogenesis. 5 (1), 189 (2016).
- Xin, Y., Yin, M., Zhao, L., Meng, F., Luo, L. Recent progress on nanoparticle-based drug delivery systems for cancer therapy. Cancer Biology & Medicine. 14 (3), 228 (2017).
- Merriel, S. W. D., Carroll, R., Hamilton, F., Hamilton, W. Association between unexplained hypoalbuminaemia and new cancer diagnoses in UK primary care patients. Family Practice. 33 (5), 449-452 (2016).
- Yue, S., et al. Cholesteryl ester accumulation induced by PTEN loss and PI3K/AKT activation underlies human prostate cancer aggressiveness. Cell Metabolism. 19 (3), 393-406 (2014).
- dos Santos, R., et al. LDL-cholesterol signaling induces breast cancer proliferation and invasion. Lipids in Health and Disease. 13 (16), (2014).
- Gallagher, E. J., et al. Elevated tumor LDLR expression accelerates LDL cholesterol-mediated breast cancer growth in mouse models of hyperlipidemia HHS Public Access. Oncogene. 36 (46), 6462-6471 (2017).
- Needham, D., et al. Bottom up design of nanoparticles for anti-cancer diapeutics: “put the drug in the cancer’s food”. Journal of Drug Targeting. 24 (9), 836-856 (2016).
- Lacko, A. G., Mconnathy, W. J. Targeted cancer chemotherapy using synthetic nanoparticles. United States Patent Application Publication. , (2009).
- Nikanjam, M., Gibbs, A. R., Hunt, C. A., Budinger, T. F., Forte, T. M. Synthetic nano-LDL with paclitaxel oleate as a targeted drug delivery vehicle for glioblastoma multiforme. Journal of Controlled Release. 124 (3), 163-171 (2007).
- Teerlink, T., Scheffer, P. G., Bakker, S. J. L., Heine, R. J. Combined data from LDL composition and size measurement are compatible with a discoid particle shape. Journal of Lipid Research. 45 (5), 954-966 (2004).
- Schweizer, M. T., et al. A phase I study of niclosamide in combination with enzalutamide in men with castration-resistant prostate cancer. PLoS ONE. 13 (8), 0202709 (2018).
- Allen, T. M., Hansen, C. Pharmacokinetics of stealth versus conventional liposomes: effect of dose. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembranes. 1068 (2), 133-141 (1991).
- Maeda, H. The Enhanced Permeability and Retention (EPR) Effect in Tumor Vasculature: The Key Role of Tumor-Selective Macromolecular Drug Targeting. Advances in Enzyme Regulation. 41 (1), 189-207 (2001).
- Wong, A. D., Ye, M., Ulmschneider, M. B., Searson, P. C. Quantitative Analysis of the Enhanced Permeation and Retention (EPR) Effect. PLoS ONE. 10 (5), 0123461 (2015).
- Khodabandehloo, H., Zahednasab, H., Hafez, A. A. Nanocarriers Usage for Drug Delivery in Cancer Therapy. Iranian Journal of Psychiatry and Behavioral Sciences. 9 (2), (2016).
- Kobaek-Larsen, M., El-Houri, R. B., Christensen, L. P., Al-Najami, I., Fretté, X., Baatrup, G. Dietary polyacetylenes, falcarinol and falcarindiol, isolated from carrots prevents the formation of neoplastic lesions in the colon of azoxymethane-induced rats. Food & Function. 8, 964-974 (2017).
- Hervella, P., Parra, E., Needham, D. Encapsulation and retention of chelated-copper inside hydrophobic nanoparticles: Liquid cored nanoparticles show better retention than a solid core formulation. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 102, 64-76 (2016).
- Hervella, P., et al. Chelation, formulation, encapsulation, retention, and in vivo biodistribution of hydrophobic nanoparticles labelled with 57Co-porphyrin: Octyl Amine ensures stable chelation of cobalt in Liquid Nanoparticles that accumulate in tumors. Journal of Controlled Release. , (2018).
- Zhigaltsev, I. V., et al. Bottom-up design and synthesis of limit size lipid nanoparticle systems with aqueous and triglyceride cores using millisecond microfluidic mixing. Langmuir. 28 (7), 3633-3640 (2012).
- Aubry, J., Ganachaud, F., Cohen Addad, J. -. P., Cabane, B. Nanoprecipitation of Polymethylmethacrylate by Solvent Shifting:1 Boundaries. Langmuir. 25 (4), 1970-1979 (2009).
- Karnik, R., et al. Microfluidic Platform for Controlled Synthesis of Polymeric Nanoparticles. Nano Letters. 8 (9), 2906-2912 (2008).
- Gaumet, M., Vargas, A., Gurny, R., Delie, F. Nanoparticles for drug delivery: The need for precision in reporting particle size parameters. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 69 (1), 1-9 (2018).
- Christensen, L. P., Brandt, K. Bioactive polyacetylenes in food plants of the Apiaceae family: Occurrence, bioactivity and analysis. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 41 (3), 683-693 (2016).
- Kobaek-Larsen, M., Christensen, L. P., Vach, W., Ritskes-Hoitinga, J., Brandt, K. Inhibitory Effects of Feeding with Carrots or (-) -Falcarinol on Development of Azoxymethane-Induced Preneoplastic Lesions in the Rat Colon. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 53, 1823-1827 (2005).
- Jin, H. R., et al. The antitumor natural compound falcarindiol promotes cancer cell death by inducing endoplasmic reticulum stress. CellDeath & Disease. 3, 1-9 (2012).
- Walke, P. Physico-Chemical Parameters of Nanoparticles that Govern Prodrug Design and Application in Anticancer Nanomedicine in Physics, Chemistry, Pharmacy. University of Southern Denmark (SDU). , (2018).
- Walke, P. B., Hervella, P., Needham, D. Lipid-Coated Stealth Nanoparticles of Novel Hydrophobic Prodrug, Niclosamide Stearate, as Cancer Therapeutic: Formulation and Physico-Chemical Characterization of Nanoparticles. 6th International Pharmaceutical Federation Pharmaceutical Sciences World Congress. , (2017).
