Исследование цитотоксичности наночастиц на основе амфифильных производных поли-N-винилпирролидона, загруженных куркумином, на 2D- и 3D-моделях in vitro аденокарциномы яичника человека

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Наноносители на основе биосовместимых полимеров перспективны для доставки биологически активных веществ и лекарств, в частности противоопухолевых агентов. Известно, что полифенол куркумин обладает плейотропными терапевтическими эффектами, включая противоопухолевую активность. Противоопухолевый потенциал куркумина показан на различных типах опухолей, в том числе на аденокарциноме яичника. Однако его применение ограничено его липофильной природой и очень низкой биодоступностью. Инкапсулирование куркумина в наноносители позволяет расширить спектр его применения, а также изучить возможность использования в качестве противоопухолевого препарата.

Цель. Получение полимерных наночастиц на основе амфифильных производных поли-N-винилпирролидона и его сополимеров с акриловой кислотой, загруженных куркумином; изучение их накопления в опухолевых клетках; оценка цитотоксичности in vitro в 2D- (монослойная культура клеток) и 3D-моделях (опухолевые сфероиды) на основе клеточной линии аденокарциномы яичника человека.

Материалы и методы. Полимеры на основе амфифильных производных поли-N-винилпирролидона и его сополимеров с акриловой кислотой получены радикальной полимеризацией. Полимерные наночастицы получали эмульсионным методом. Накопление наночастиц в опухолевых клетках изучали с помощью проточной цитометрии (монослойная культура) или флуориметрии (сфероиды). Цитотоксичность исследовали с помощью МТТ-теста на 2D- и 3D-моделях на основе клеточной линии аденокарциномы яичника человека OVCAR-3.

Результаты. Показано эффективное накопление полимерных наночастиц, загруженных куркумином, как в клетках монослойной культуры, так и в опухолевых сфероидах. Наночастицы, загруженные куркумином, показали высокий уровень цитотоксичности для клеток аденокарциномы яичника человека OVCAR-3 в 2D-модели (IC50 до 137±9 мкг/мл) и умеренный, но достаточно очевидный цитотоксический эффект на 3D-модели in vitro. При этом у всех образцов наночастиц, не загруженных куркумином, цитотоксическая активность отсутствовала независимо от их состава или наличия дополнительной модификации функциональными малеимидными группами.

Заключение. Полученные данные могут лечь в основу дальнейших исследований по безопасности и противоопухолевой активности in vivo наночастиц на основе амфифильных производных поли-N-винилпирролидона, загруженных куркумином.

Об авторах

Анастасия Михайловна Гилева

ГНЦ Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Автор, ответственный за переписку.
Email: sumina.anastasia@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8220-0580
SPIN-код: 3401-5241

мл. науч. сотр.

Россия, Москва; Москва

Дарья Игоревна Куликова

ГНЦ Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: dkulikovaaa@mail.ru
Россия, Москва; Москва

Екатерина Владимировна Куковякина

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: kev0700@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0008-2918-185X
SPIN-код: 9172-4087
Россия, Москва

Анна Валерьевна Яголович

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: anne-gor2002@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3145-3726
SPIN-код: 2076-1814

канд. биолог. наук

Россия, Москва

Кирилл Сергеевич Кушнерёв

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: firstavenue@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2866-9796
SPIN-код: 4968-0941
Россия, Москва

Андрей Николаевич Кусков

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: kuskov.a.n@muctr.ru
ORCID iD: 0000-0001-8140-2754
SPIN-код: 6115-8494
ResearcherId: R-7314-2016

д-р хим. наук, профессор 

Россия, Москва

Елена Арнольдовна Марквичёва

ГНЦ Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук

Email: lemarkv@hotmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6652-3267

д-р хим. наук

Россия, Москва

Список литературы

  1. Alqosaibi A. Nanocarriers for anticancer drugs: Challenges and perspectives. Saudi J Biol Sci. 2022. Vol. 29, N 6. P. 103298. doi: 10.1016/j.sjbs.2022.103298
  2. Beach M., Nayanathara U., Gao Y., et al. Polymeric Nanoparticles for Drug Delivery. Chem Rev. 2024. Vol. 124, N 9. P. 5505–5616. doi: 10.1021/acs.chemrev.3c00705
  3. Hwang D., Ramsey J., Kabanov AV. Polymeric micelles for the delivery of poorly soluble drugs: From nanoformulation to clinical approval. Adv Drug Deliv Rev. 2020. Vol. 156. P. 80–118. doi: 10.1016/j.addr.2020.09.009
  4. Torchilin V. Micellar Nanocarriers: Pharmaceutical Perspectives. Pharm Res. 2006. Vol. 24, N 1. P. 1–16. doi: 10.1007/s11095-006-9132-0
  5. Hassankhani Rad A., Asiaee F., Jafari S., et al. Poly(ethylene glycol)-poly(ε-caprolactone)-based micelles for solubilization and tumor-targeted delivery of silibinin. Bioimpacts. 2019. Vol. 10, N 2. P. 87–95. doi: 10.34172/bi.2020.11
  6. Luo Y., Hong Y., Shen L., et al. Multifunctional Role of Polyvinylpyrrolidone in Pharmaceutical Formulations. AAPS PharmSciTech. 2021. Vol. 22, N 1. P. 34. doi: 10.1208/s12249-020-01909-4
  7. Tsatsakis A., Stratidakis A., Goryachaya A.V., et al. In vitro blood compatibility and in vitro cytotoxicity of amphiphilic poly-N-vinylpyrrolidone nanoparticles. Food Chem Toxicol. 2019. Vol. 127. P. 42–52. doi: 10.1016/j.fct.2019.02.041
  8. Berdiaki A., Perisynaki E., Stratidakis A., et al. Assessment of Amphiphilic Poly- N -vinylpyrrolidone Nanoparticles’ Biocompatibility with Endothelial Cells in Vitro and Delivery of an Anti-Inflammatory Drug. Mol Pharm. 2020. Vol. 17, N 11. P. 4212–4225. doi: 10.1021/acs.molpharmaceut.0c00667
  9. Yagolovich A., Kuskov A.N., Kulikov P.N., et al. Assessment of the effects of amphiphilic poly (N-vinylpyrrolidone) nanoparticles loaded with bortezomib on glioblastoma cell lines and zebrafish embryos. Biomed Rep. 2024. Vol. 20, N 3. P. 37. doi: 10.3892/br.2024.1725
  10. Kostyuk V.A. Biological activity of curcumin and perspectives for its pharmacological use. J GrSMU. 2022. Vol. 20, N 2. P. 144–151. doi: 10.25298/2221-8785-2022-20-2-144-151
  11. Mohamadian M., Bahrami A., Moradi Binabaj M., et al. Molecular Targets of Curcumin and Its Therapeutic Potential for Ovarian Cancer. Nutr Cancer. 2022. Vol. 74, N 8. P. 2713–2730. doi: 10.1080/01635581.2022.2049321
  12. Liu X., Qi M., Li X., et al. Curcumin: a natural organic component that plays a multi-faceted role in ovarian cancer. J Ovarian Res. 2023. Vol. 16, N 1. P. 47. doi: 10.1186/s13048-023-01120-6
  13. Górnicka J., Mika M., Wróblewska O., et al. Methods to Improve the Solubility of Curcumin from Turmeric. Life (Basel). 2023. Vol. 13, N 1. P. 207. doi: 10.3390/life13010207
  14. Akasov R., Zaytseva-Zotova D., Burov S., et al. Formation of multicellular tumor spheroids induced by cyclic RGD-peptides and use for anticancer drug testing in vitro. Int J Pharm. 2016. Vol. 506, N 1–2. P. 148–157. doi: 10.1016/j.ijpharm.2016.04.005
  15. Tawfik M., Hadlak S., Götze C., et al. Live In-Vivo Neuroimaging Reveals the Transport of Lipophilic Cargo Through the Blood-Retina Barrier with Modified Amphiphilic Poly-N-Vinylpyrrolidone Nanoparticles. J biomed nanotechnol. 2021. Vol. 17, N 5. P. 846–858. doi: 10.1166/jbn.2021.3073
  16. Kulikov P.P., Kuskov A.N., Goryachaya A.V., et al. Amphiphilic poly-n-vinyl-2-pyrrolidone: Synthesis, properties, nanoparticles. Polym Sci Ser D. 2017. Vol. 10, N 3. P. 263–268. doi: 10.1134/S199542121703008X
  17. Han S., Kwon S., Kim K. Challenges of applying multicellular tumor spheroids in preclinical phase. Cancer Cell Int. 2021. Vol. 21, N 1. P. 152. doi: 10.1186/s12935-021-01853-8
  18. Borodina T., Gileva A., Akasov R., et al. Fabrication and evaluation of nanocontainers for lipophilic anticancer drug delivery in 3D in vitro model. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2021. Vol. 109, N 4. P. 527–537. doi: 10.1002/jbm.b.34721
  19. Gileva A., Trushina D., Yagolovich A., et al. Doxorubicin-Loaded Polyelectrolyte Multilayer Capsules Modified with Antitumor DR5-Specific TRAIL Variant for Targeted Drug Delivery to Tumor Cells. Nanomaterials (Basel). 2023. Vol. 13, N 5. P. 902. doi: 10.3390/nano13050902

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Синтез амфифильных производных поли-N-винилпирролидона для последующего получения модифицированных полимерных наночастиц с куркумином.

Скачать (318KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Профили высвобождения куркумина из наночастиц Амф-ПВП-Кур и Амф-ПВП-АК-Мал-Кур в модели in vitro. Контроль — свободный куркумин (Кур).

Скачать (111KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Эффективность накопления полимерных наночастиц, загруженных куркумином, в клетках монослойной культуры (2D-модель in vitro) и сфероидах (3D-модель in vitro) из клеток линии OVCAR-3 (аденокарцинома яичника человека). Проточная цитометрия (2D-модель in vitro) и флуориметрия (3D-модель in vitro). **** р <0,001.

Скачать (149KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Цитотоксичность полимерных наночастиц в монослойной культуре (2D-модель in vitro) и в опухолевых сфероидах (3D-модель in vitro) из клеток аденокарциномы яичника человека OVCAR-3 после инкубации в течение 24 и 48 ч. МТТ-тест.

Скачать (285KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».