Falcarindiol tarafından insan mezenkimal kök hücre içeren yeni Lipid kaplı nano tanecikleri alımını
Summary
Bu makalede falcarindiol lipid kaplı 74 nm nano tanecikleri encapsulation. Nano tanecikleri lipid damlacıkları içine insan kök hücreleri tarafından hücresel alımını floresan ve confocal görüntüleme tarafından izlenir. Nano tanecikleri değişen solvent hızlı enjeksiyon yöntemiyle cihazlarında ve büyüklükleri dinamik ışık saçılma tekniği ile ölçülür.
Abstract
Nano tanecikleri uyuşturucu dağıtım sistemlerinin kanser tedavisi için artan bir ilgi odağı vardır. Lipid kaplı nano tanecikleri yapısı ve boyut olarak düşük yoğunluklu lipoproteinler (kolesterolü) tarafından kanser hücrelerin prolifere kolesterol için artan bir ihtiyaç, ve bu antikanser ilaçlar kanser için teslim yöntemi olarak istismar çünkü ilham vardır hücreleri. Ayrıca, bağlı olarak ilaç kimya, ilaç Kapsüllenen dolaşım içinde vivo sırasında ilacın yıkımı önlemek için avantajlı olabilir. Bu nedenle, bu çalışmada, lipid kaplı nano tanecikleri falcarindiol düşmesine karşı kimyasal yapısını stabilize etmek ve geliştirmek için potansiyel yeni teslimat sistemi sağlayan antikanser ilaç falcarindiol, imal etmek bu tasarım kullanılır, tümör tarafından alımı. Falcarindiol nano tanecikleri, kolesterol ve fosfolipid monolayer parçacık arıtılmış uyuşturucu özünü Kapsüllenen bir dizayn edilmiştir. Lipid monolayer kaplama 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC), kolesterol (CHOI) ve 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[methoxy(polyethylene glycol)-2000 oluşur] (DSPE PEG 2000) ile birlikte floresan etiket dıı (43:50:5:2 molar oranları). Nano tanecikleri tarafından iyi-solvent Anti-solvent değişimi için nano tanecikleri çökelti bir hızlı ve basit bir tekniktir hızlı enjeksiyon yöntemi kullanılarak imal edilmiştir. Sulu bir aşamaya nanopartikül bileşenleri içeren bir etanol çözüm hızlı bir enjeksiyon oluşur. Floresan nano tanecikleri boyutunu 74.1 ± 6,7 nm’de dinamik ışık saçılma (DL) ölçülür. Nano tanecikleri alımını insan mezenkimal kök hücre (hMSCs) test ve floresan ve confocal mikroskobu kullanarak yansıma. Nano tanecikleri alımını hMSCs, böyle bir istikrarlı uyuşturucu dağıtım sistemi falcarindiol için potansiyeli düşündüren görülmektedir.
Introduction
Lipid kaplı nano tanecikleri artan bir ilgi ile ilgili işlevlerine uyuşturucu dağıtım sistemleri için kanser tedavisi1olarak görüyoruz. Kanser bir değişmiş lipid metabolizma programlama2 ve3çoğalırlar kolesterol için artan bir ihtiyaç var. Onlar kolesterolü1 overexpress ve daha fazla kolesterolü normal hücreleri, daha bir kanser hastanın LDL sayısı-ebilmek düz gitmek aşağı4ölçüde bu almak. LDL alımını yayılması ve meme kanseri6‘ ı işgal sonuçlanan agresif fenotipleri5 teşvik etmektedir. LDL reseptörleri (LDLRs) bir bolluk metastatik potansiyel7prognostik göstergedir. LDL ve onun alımını kanser hücreleri tarafından esinlenerek, yeni bir strateji adı olmuştur: kanserin gıda gibi bak uyuşturucu8. 8,9,10 ilham doğal kolesterolü11 çekirdek ve lipid stabilize tasarım tarafından antikanser ilaçlar teslim yöntemi olarak böylece, bu yeni nanopartikül ilaç teslim tasarımları kanser hücrelerinin. Bu pasif dağıtım sistemi hedefleme, özellikle Kapsüllenen, genellikle oral doz formunda verilen ama az miktarda kan dolaşımına kadar onların beklenen etkinliği12sınırlama, ilaçlara sağlamak hidrofobik ilaçlar destekler. Gelişmiş stealth lipozomlar13, Polietilen glikol (PEG) kaplama immünolojik yanıt azaltmaya yardımcı olur ve optimum tümör alımı için kan dolaşımını sözde tarafından uzanır gibi nüfuz ve saklama (EPR) etkisi 14 , 15. ancak, ek olarak, bazı örnekler, dolaşımda istikrarsızlık ve istenmeyen dağıtım sistemi16, bazı engeller, ne kadar ve ne ölçüde böyle nano tanecikleri hücreleri tarafından alınır ve ne gibi çözülmemiş kalır hücre içi kaderlerini. Burada bu kağıt bir özel hidrofobik antikanser ilaç falcarindiol, confocal ve kullanma teknikleri Imaging epifluorescence nanopartikül alımını giderir.
Çalışmanın amacı lipid kaplı nano tanecikleri falcarindiol, imal etmek ve hMSCs onların hücre içi Anlamazdın çalışmaya var. Böylece, potansiyel olarak, yönetim istikrarı, teslimatla ilişkili zorlukların üstesinden ve bioavailability geliştirmek. Böylece bu antikanser ilaç için yeni bir teslimat sistemi değerlendirilmesi. Daha önce falcarindiol sözlü olarak yüksek konsantrasyonlu saf falcarindiol bir gıda takviyesi17olarak idare. Ancak, bu umut verici ilaç teslim etmek daha yapılandırılmış bir yaklaşım vardır. Bu nedenle, falcarindiol nano tanecikleri, fosfolipid ve monolayer parçacık özünü oluşturan saf uyuşturucu ile Kapsüllenen kolesterol ile dizayn edilmiştir. Değişen, solvent hızlı enjeksiyon yöntemi olarak son zamanlarda geliştirilen tarafından Needham vd. 8, polyacetylene falcarindiol kapsüllemek için bu çalışmada kullanılır.
Yöntemi daha önce lipid nano tanecikleri imalatı için tanı görüntüleme ajanlar18,19saklanması gibi moleküller (triolein)27 ve ilaçlar (orlistat, niclosamide stearat) test için kullanılmıştır8 ,27,28. Doğru molekülleri ile yürütülen nispeten basit bir tekniktir. Polar bir çözücü içinde çözünmüş son derece çözünmez hidrofobik solutes, mikro parçacıklar, onların kritik çekirdekleşme (~ 20 nm çapında), sınırı oluşturur. Solvent Satım antisolvent aşırı içine organik çözüm hızlı bir enjeksiyonla gerçekleştirilir (1:9 organik genellikle, sulu bir aşamasında: sulu hacim oranı)20,21.
Nano tanecikleri kompozisyon tasarımını yükselişi için birden fazla avantajı ver. DSPC:Chol bileşenler çok sıkı, neredeyse geçirimsiz, biyouyumlu ve biyolojik olarak parçalanabilen monolayer sağlar. PEG retiküloendotelyal sistem (karaciğer ve dalak) ve mononükleer Fagosit sistemi karşı koruyarak, önleme tarafından herhangi bir alım yavaşlama bağışıklık sistemi tarafından opsonizasyonla bir kalkan olarak davranan bir sterically teskin arabirimi sağlar onların saklama ve bağışıklık sistemi tarafından bozulması ve bu nedenle, onların dolaşım yarı-kan22yılında artan. Bu hastalıklı siteler, extravasate kadar dolaşmaya parçacıklar sağlar damar sistemi nerede sızan, tümör gibi izin vererek parçacıkları pasif birikimi çıkmasına EPR-etkisi. Ayrıca, lipid kat bir kinetically onun kritik çekirdeği boyut27,28özünde yakalama tarafından nano tanecikleri boyutu üzerinde daha iyi kontrol izin verir. Lipidler (henüz bu proje için mevcut değildi hedefleme, peptid dahil) çeşitli yüzey özellikleri, bir saf uyuşturucu çekirdek ve düşük polydispersity22,27,28neden. Partikül boyut analiz için kullanılmış DLS, araştırmacılar aynı anda çok sayıda parçacıkların boyutunu ölçmek için sağlar bir teknik yöntemidir. Ancak, bu Yöntem nano tanecikleri monodispersed23değilseniz ölçümleri için daha büyük boyutlarda, önyargı. Bu sorun lipid ceket ile de değerlendirilmektedir. Daha fazla bu temel tasarım detaylarını ve tüm özellikleri miktar diğer yayınlar27,28yılında verilmiştir.
Nano tanecikleri kapsüllü falcarindiol, Maydanozgiller aileden bitkilerde bulunan bir diyet polyacetylene ilaçtır. Bu ikincil bir metaboliti antienflamatuar aktivitesi, antibakteriyel etkileri ve sitotoksisite kanser hücre hatları geniş bir karşı da dahil olmak üzere, sağlık teşvik efektleri görüntülemek için bulundu alifatik C17polyacetylenes türü var. Onun yüksek reaktivite farklı biomolecules, mercapto ve amino grupları24karşı çok reaktif bir bölücü olarak hareket ile etkileşim yeteneği ile ilgilidir. Biyolojik mekanizmaları hala bilinmeyen olmakla birlikte Falcarindiol daha önce iki nokta üst üste17,25, neoplastik lezyonlar sayısını azaltmak için gösterilmiştir. NF-κB, COX1, COX-2 gibi biomolecules ile etkileşim kurar ve sitokinler, hücre döngüsü, endoplazmik retikulum (ER) tutuklamak için önde gelen tümör ilerleme ve hücre proliferasyonu süreçlerinin, inhibe stres düşünce ve apoptosis be 17,26 kanser hücrelerinin içinde. Falcarindiol Bu çalışmada kullanılan bir örnek antikanser ilaç antikanser potansiyeli ve mekanizması nedeniyle okudu gibi şu anda ve umut verici Antikanser etkisi gösterir çünkü. Nano tanecikleri hücresel alımını hMSCs içinde test edilmiş ve epifluorescence ve confocal mikroskobu kullanarak yansıma. Bu hücre tipi büyük onun büyüklüğü nedeniyle, onları Mikroskopi için ideal hale seçildi.
Protocol
Representative Results
Discussion
Basit ilaç dağıtım için nano tanecikleri lipid kaplı imalatı için detaylı bir iletişim kuralı, solvent değişen hızlı, tekrarlanabilir ve ölçeklenebilir hızlı enjeksiyon yöntemi takip27,28 yapıldı ve bu yazıda, olarak gösterilmesini sağlar falcarindiol için uygulanan. Sulu faz içine organik faz enjeksiyon hızını kontrol ve kaplama lipidler uygun konsantrasyonlarda falcarindiol çekirdek kat için kullanarak, alt-100 nm aralığında p…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar Dr Moustapha Kassem (Odense Üniversite Hastanesi, Danimarka) insan mezenkimal kök hücre için teşekkür ederiz. Yazarlar Danca tıp Bioimaging merkezi erişim onların mikroskoplar için teşekkür ederiz. Yazarlar Carlsberg ve Villum temelleri (E.A.C. için) finansal destek için teşekkür ederiz. Yazarlar tarafından Niels Bohr profesörlük Ödülü Danimarka Ulusal Araştırma Vakfı sağlanan mali destek kabul etmiş oluyorsunuz.
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 |
References
- 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).
