Cytotoksyczność paklitakselu enkapsulowanego w multirdzeniowych nośnikach polielektrolitowych wobec komórek raka piersi człowieka, MINIATURA 4, nr 2020/04/X/NZ3/00770 (dataset)

Abstract

The 21st century has brought the rapid expansion in nanotechnology, a new science branch focused on the particles’ production that submicron sizes ranging from 1 to 200 nm. Sequential adsorption of oppositely charged polyelectrolytes, also known as layer by layer method (LbL) is a convenient tool for a production of various nano- drug delivery systems. The main objective of the project was to verify a hypothesis that newly synthesized polyelectrolytes multicore nanocapsules based on water-soluble surfactant - sodium dodecyl sulphate (SDS) could be used as drug delivery systems for water-insoluble anticancer drugs (Paclitaxel, PTX). Two different breast cancer cellular models (MCF-7 and MDA-MB-231 cells) were proposed in this project. In parallel, experiments were performed on non-cancer HMEC-1 cell line. The project was carried out in three stages. Initially, the cytotoxicity of empty, multicore nanocapsules against normal and breast cancer cells was evaluated. Then, we selected those nanocapsules with the lowest cytotoxic parameters and the properties of encapsulated paclitaxel in the investigated nanocapsules were compared with the free PTX. Subsequently, we compared the proliferation rate and measured the cell cycle distribution in normal and cancer cells treated with both forms of PTX. Finally, the caspase -7 activity and the externalization of phosphatidylserine were estimated. Our scientific task is a pioneering research, that proposes the application of SDS- based, multicore polyelectrolyte nanocapsules as a tool for highly hydrophobic drug delivery systems. The obtain data allow to build the better competence for the use of new nanocarriers in chemotherapy.

Wiek XXI przyniósł gwałtowny rozwój wielu dziedzin nauki i technologii, w tym technologii w skali nano. Technologia ta umożliwiła wytworzenie niespotykanych dotąd cząstek o submikronowych rozmiarach od 1 do 200 nm - nanocząstek. Dogodnym narzędziem wytwarzania nanocząstek ukierunkowanych na dostarczania leków przeciwnowotworowych (nanonokapsułek) jest sekwencyjna adsorpcja przeciwnie naładowanych polielektrolitów (LbL). Głównym celem projektu była weryfikacja hipotezy badawczej, że nowo zsyntetyzowane multirdzeniowe nanokapsułki oparte na wodorozpuszczalnym surfaktancie- dodecylosiarczanie sodu (SDS) mogą być w przyszłości wykorzystane jako nanosystemy do dostarczania leków przeciwnowotworowych nierozpuszczalnych w wodzie (np. paklitakselu, PTX). Materiałem badawczym w zakończonym zadaniu badawczym były dwa różne modele komórkowe raka piersi - komórki MCF-7 i MDA-MB-231. Równolegle doświadczenia wykonywano na nienowotworowych komórkach śródbłonka człowieka HMEC-1. W projekcie początkowo oceniona została cytotoksyczność multirdzeniowych, pozbawionych leku nanokapsułek, wobec ludzkich prawidłowych oraz nowotworowych komórek ludzkiego raka piersi. Następnie wybrano takie nanokapsułki, które cechowały się najniższymi parametrami cytotoksycznymi, a jednocześnie optymalnymi właściwości fizykochemicznymi dla stosowanego w leczeniu raka piersi hydrofobowego paklitakselu. Ostatecznie, właściwości enkapsulowanego paklitakselu w badanych, multirdzeniowych nanonośnikach porównano z wolną formą leku oceniając tempo proliferacji badanych komórek poddanych działaniu obu form paklitakselu oraz przeanalizowano zmiany w rozkładzie faz cyklu komórkowego. Następnie wykonano oznaczenie aktywności kaspazy 3 oraz zmierzono eksternalizację fosfatydyloseryny. Zakończony projekt jest pionierską propozycją zastosowania multirdzeniowych nanokapsułek polielektrolitowych jako nośników leków przeciwnowotworowych. Efekty doświadczeń prowadzonych w projekcie, umożliwią stworzenie zaplecza wyników wstępnych, koniecznego do późniejszego pogłębienia wiedzy na temat zastosowania potencjalnych nanonośników w chemioterapii.