Východiska: Ferritin je globulární vnitrobuněčný protein, který slouží jako hlavní zásobárna železa. U nádorových onemocnění je plazmatická koncentrace ferritinu zvýšená. V řadě studií bylo zjištěno, že nádorové buňky exprimují ve zvýšené míře transferinové receptory (TfR). Zvýšená exprese TfR byla pozorována i u karcinomu prostaty. Apoferritin (APO) lze využít jako proteinový nanotransportér, do kterého je možné enkapsulovat vhodnou léčivou látku. Bylo zjištěno, že nanočástice zvyšují prostupnost nanotransportérů do nádorové buňky a vykazují fototermální efekt. Cílem projektu bylo enkapsulovat doxorubicin (DOX) do APO a vytvořený APO/DOX modifikovat zlatými (gold nanoparticles - AuNPs) a stříbrnými (silver nanoparticles prepared by green synthesis - AgNPsGS) nanočásticemi. Metody: Pro charakterizaci APO byla použita 10% gelová elektroforéza (sodium dodecylsulphate polyacrylamide gel electrophoresis - SDS-PAGE) - 120 V, 60 min, 24 mM Tris, 0,2 M glycin, 3 mM SDS. Fluorescence DOX (Ex 480 nm, Em 650 nm) s typickým absorpčním maximem v 560 nm. Elektrochemické měření bylo provedeno v Brdičkově roztoku (tříelektrodové zapojení). AgNPsGS byly připraveny zelenou syntézou z jetele lučního (Trifolium pratense L.). Výsledky: Byla provedena elektroforetická studie APO a APO/DOX (5- 100 μg//ml). Bylo sledováno chování APO a APO/DOX (10 μM) v závislosti na pH. APO v kyselém prostředí tvoří subjednotky o velikosti asi 20 kDa a v neutrálním a zásaditém prostředí se zformuje na globulární protein o velikosti asi 450 kDa. U APO/DOX byla pozorována změna mobility (asi o 10 %). Na povrchu APO/DOX byl vytvořen film z AuNPs. APO/DOX/AuNPs byl následně promyt ultračistou vodou. Bylo sledováno uvolnění DOX v závislosti na pH. Množství analyzovaného DOX se zvýšilo až o 50 %. Dále byl navržen a připraven komplex AgNPsGS-DOX (1 mg AgNPsGS/100 μM DOX). Takto připravený komplex AgNPsGS-DOX byl uzavřen do APO. Pro další zlepšení terapeutické účinnosti byl připravený komplex APO/AgNPsGS-DOX pokryt vrstvou AuNPs. Vytvořený APO/AgNPsGS-DOX/AuNPs prokázal svoji stabilitu a při změně fyzikálních parametrů byl z komplexu uvolněn DOX. Závěr: Byly připraveny a modifikovány nanokomplexy APO pro zvýšení terapeutické účinnosti protinádorové léčby. Zacílení k nádorové buňce bylo na TfR nebo efektem zvýšené propustnosti a retence. Uvolnění léčiva bylo možné změnou pH nebo fototermální aktivací, která bude nyní testována.

Background: Ferritin is a globular intracellular protein that acts as the main reservoir for iron. Malignancies are associated with increased plasma ferritin concentrations. A number of studies show that tumor cells express high levels of transferrin receptors (TfR). Increased TfR expression was observed in prostate carcinoma. Apoferritin (APO) can be used as a protein nanotransporter into which a suitable medicinal substance can be encapsulated. Nanoparticles increase the permeability of tumor cells to nanotransporters and have a photothermal effect. The aim of this study was to encapsulate doxorubicin (DOX) into APO and to modify the resulting APO/DOX with gold (AuNPs) and silver nanoparticles prepared by green synthesis (AgNPsGS). Methods: APO was characterized using 10% sodium dodecylsulphate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS- -PAGE) – 120 V, 60 min, 24 mM Tris, 0.2 M glycine, 3 mM SDS. DOX fluorescence (Ex 480 nm; Em 650 nm) was observed, with a typical absorption maximum at 560 nm. Electrochemical measurement was performed in Brdicka solution (three-electrode setup). AgNPsGS were prepared by green synthesis using clover (Trifolium pratense L.). Results: An electrophoretic study of APO and APO/DOX (5–100 μg/mL) was performed and the behavior of APO and APO/DOX (10 μM) as a function of pH was monitored. In an acidic environment, APO forms subunits of about 20 kDa; in an alkaline medium, it forms a globular protein of about 450 kDa. A change in APO/DOX mobility (about by 10%) was observed. A fi lm of gold nanoparticles was applied to the APO/DOX surface. APO/DOX-AuNPs were washed with ultra-pure water. pH-dependent release of DOX a was monitored. The amount of DOX analyzed was increased by up to 50%. Furthermore, an AgNPsGS-DOX complex (1 mg AgNPsGS/100 μM DOX) was generated and prepared. Subsequently, the AgNPsGS-DOX complex was encapsulated into APO. To further improve therapeutic efficacy, the APO/AgNPsGS-DOX complex was coated with an Au layer. APO/AgNPsGS-DOX/AuNPs were stable and DOX was released from the complex after physical parameters had changed. Conclusion: APO nanocomplexes were prepared and modified to increase therapeutic efficacy against tumors. Tumor cell targeting was achieved by binding to TfR and via increased tumor cell permeability and retention. Release of the drug was made possible due to a pH change and photothermal activation that will now be tested.

Department of Biomedical and Environmental Analyses Wroclaw Medical University Poland

Oddělení výzkumu a vývoje Prevention Medicals s r o Studénka

Ústav biochemie a mikrobiologie Vysoká škola chemicko technologická Praha

Ústav humánní farmakologie a toxikologie Farmaceutická fakulta Veterinární a farmaceutická univerzita Brno

Nanoparticle-modified apoferritin nanotransfer for targeted cytostatic transport

Citace poskytuje Crossref.org