Nanocząstki magnetyczne w diagnostyce i leczeniu chorób nowotworowych

• Autorzy: Piech Radosław , Skrzypiec Maksymilian , Drabczyk Anna

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2021.6.2

Warianty tytułu

EN

Magnetic nanoparticles in cancer diagnosis and treatment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ostatnich latach intensywnie bada się nanocząstki magnetyczne (MNPs) pod względem użycia ich w medycynie, głównie w walce z chorobami nowotworowymi. Przy użyciu nanocząstek magnetycznych możliwe jest celowe, nieinwazyjne dostarczenie leku w miejsce kumulacji komórek rakowych za pomocą m.in. pola magnetycznego, co faworyzuje je w stosunku do klasycznych cytostatyków, które uszkadzają również zdrowe komórki i oddziałują na cały organizm. Nanocząstki magnetyczne mogą służyć również do wykrycia i zdiagnozowania chorób nowotworowych, jak również określania postępów terapii antynowotworowej. Różnorodność zastosowania nanocząstek magnetycznych sprawia, że są one postrzegane jako innowacyjny i przełomowy środek do zwalczania chorób nowotworowych. W artykule zebrano informacje na temat najpopularniejszych metod wytwarzania nanocząstek magnetycznych i ich wykorzystania w medycynie oraz poruszono kwestię biokompatybilności i toksyczności tychże struktur.

EN

Magnetic nanoparticles have attracted attention because of their properties that make it possible to use them to treat cancer through targeted therapy. By using a magnetic field to target nanoparticles containing drugs, it is possible to reach cancer cells directly and fight them in their place of growth without affecting healthy cells or the body as a whole. Magnetic nanoparticles can be used in diagnostics to detect and diagnose cancer as well as to determine the progress of anti-cancer therapy. In this paper, we mentioned the biocompatibility and toxicity of magnetic nanoparticles because their use also carries the risk of health damage which is a necessity for further research on this topic.

Słowa kluczowe

PL

nanotechnologia; nanocząstki magnetyczne; dostarczanie leków; diagnostyka; leczenie chorób nowotworowych; funkcjonalizacja powierzchni; biokompatybilność

EN

nanotechnology; magnetic nanoparticles; drug delivery; diagnostics; cancer treatment; surface functionalization; biocompatibility

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 42, nr 6
• Strony: 15--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Piech Radosław

• Katedra Inżynierii Materiałowej, Wydział Inżynierii Materiałowej i Fizyki, Politechnika Krakowska

autor

Skrzypiec Maksymilian

• Katedra Inżynierii Materiałowej, Wydział Inżynierii Materiałowej i Fizyki, Politechnika Krakowska

autor

Drabczyk Anna

• Katedra Inżynierii Materiałowej, Wydział Inżynierii Materiałowej i Fizyki, Politechnika Krakowska

• https://orcid.org/0000-0002-4629-2059

Bibliografia

• [1] Hulla J.E., Sahu S.C., Hayes A.W.: Nanotechnology. History and future. Human and Experimental Toxicology 34 (12) (2015) 1318–1321.
• [2] Wang R., Billone P.S., Mullett W.M.: Nanomedicine in action. An overview of cancer nanomedicine on the market and in clinical trials. Journal of Nanomaterials (2013) 1–12.
• [3] Purbia R., Paria S.: Yolk/shell nanoparticles. Classifications, synthesis, properties, and applications. Nanoscale 7 (2015) 19789–19873.
• [4] Berry C.C., Curtis A.S.G.: Functionalization of magnetic nanopartic- les for applications in biomedicine. Journal of Physics D: Applied Physics 36 (2003) 198–204.
• [5] Mariappan L., Shao Q., Jiang C., Yu K., Ashkenazi S., Bischof J.C., He B.: Magneto acoustic tomography with short pulsed magnetic field for in-vivo imaging of magnetic iron oxide nanoparticles. Nano- medicine 12 (2016) 689–699.
• [6] Chen Z., Wu C., Zhang Z., Wu W., Wang X., Zhiqiang Y.: Synthe- sis, functionalization, and nanomedical applications of functional magnetic nanoparticles. Chinese Chemical Letters (2018).
• [7] Bajaj N.S., Joshi R.A.: Energy materials. Fundamentals to applications. Elsevier Science r. 3. (2021) 61–82.
• [8] Chen F., Gao Q., Hong G., Ni J.: Synthesis and characterization of magnetite dodecahedron nanostructure by hydrothermal method. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 320 (2008) 1775– 1780.
• [9] Odularu A.T.: Metal nanoparticles. Thermal decomposition, biomedicinal applications to cancer treatment, and future perspectives. Bioinorganic Chemistry and Applications (2018).
• [10] Singh P.K., Iqubal M.K., Shukla V.K., Shuaib M.: Microemulsions. Current trends in novel drug delivery system. Journal of Pharmaceutical, Chemical and Biological Sciences 1 (1) (2014) 39–51.
• [11] Gupta A.K., Gupta M.: Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications. Biomaterials 26 (2005) 3995–4021.
• [12] BangJ.H,SuslickK.S.:Applicationsofultrasoundtothesynthesis of nanostructured materials. Advanced Materials 22 (2010) 1039.
• [13] VithiyaK.,SenS.:Biosynthesisofnanoparticles.IJPSR2(11)(2011) 2781–2785.
• [14] Majidi S., Farkhani S.M., Soleymani Goloujeh M., Akbarzadeh A.: Current methods for synthesis of magnetic nanoparticles. Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology 44 (2) (2016) 722–734.
• [15] Bitiucki M., Sękowski S.: Nanocząstki złota w terapii przeciwnowotworowej. Kosmos. Problemy nauk biologicznych 65 (2016) 227–234.
• [16] Rzeszutek J., Matysiak M., Czajka M., Sawicki K, Rachubik P., Kruszewski M., Kapka-Skrzypczak L.: Zastosowanie nanocząstek i nanomateriałów w medycynie. Hygeia Public Health 49 (3) (2014) 449–457.
• [17] GrodzińskiP.:Rakinanotechnologia.Nowelokalneterapieitechniki diagnostyczne (2014).
• [18] Ferrari M.: Cancer nanotechnology. Opportunities and challenges. Nature Reviews, Cancer 5 (3) (2005) 161–171.
• [19] Błaszczak-ŚwiątkiewiczK.,OlszewskaP.,Mikiciuk-OlasikE.:Zastosowanie nanocząstek w leczeniu i diagnostyce nowotworów. Nowotwory Journal of Oncology 63 (2013) 320–330.
• [20] Hosu O., Tertis M., Cristea C.: Implication of magnetic nanoparticles in cancer detection, screening and treatment. Magnetochemistry 5 (4) (2019) 55.
• [21] Schneider K., Przewoźnik J., Żukrowski J., Sikora M., Kapusta C., Zając D., Rękas M., Świerczyna A., Urbanik A.: Nowe nanomateriały magnetyczne do zastosowań w MRI. Polish Journal of Radiology 75 (1) (2011).
• [22] Balcer E., Mazur M.: Nanocząstki złota w diagnostyce i terapii nowo- tworów. Wybrane zastosowania. Biuletyn Wydziału Farmaceutycznego Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego 1 (2020) 1–9.
• [23] Muddineti O.S., Ghosh B., Biswas S.: Current trends in using polymer coated gold nanoparticles for cancer therapy. Int. J. Pharm. 484 (2015) 252–267
• [24] Xue Y., Wu J., Sun J.: Four types of inorganic nanoparticles stimulate the inflammatory reaction in brain microglia and damage neurons in vitro. Toxicology Letters 214 (2012) 91–98.
• [25] Singh N., Jenkins G.J., Asadi R., Doak S.H.: Potential toxicity of superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION). Nano Reviews 1 (2010).
• [26] Begley D.J.: Delivery of therapeutic agents to the central nervous system. The problems and the possibilities. Pharmacology & Therapeutics 104 (2004) 29–45.
• [27] Mazuel F., Espinosa A., Luciani N., Reffa M., Le Borgne R., Motte L., Desboeufs K., Michel A., Pellegrino T., Lalatonne Y.: Massive intracellular lee biodegradation of iron oxide nanoparticles evidenced magnetically at single-endosome and tissue levels. American Chemical Society Nano 10 (2016) 7627–7638.
• [28] Feng Q., Liu Y., Huang J., Chen K., Huang J., Xiao K.: Uptake, distribution, clearance, and toxicity of iron oxide nanoparticles with different sizes and coatings. Scientific Reports 8 (2018) 2082.
• [29] Auffan M., Rose J., Wiesner M.R., Bottero J.Y.: Chemical stability of metallic nanoparticles. A parameter controlling their potential cellular toxicity in vitro. Environmental Pollution 157 (2009) 1127–1133.
• [30] Zamay G.S., Zamay T.N., Lukyanenko K.A., Kichkailo A.S.: Aptamers increase biocompatibility and reduce the toxicity of magnetic nano- particles used in biomedicine. Biomedicines 8 (3) (2020) 59.
• [31] Schroeder G. (red.): Chemiczna funkcjonalizacja powierzchni dla potrzeb nanotechnologii. Cursiva (2011).
• [32] Malhotra N., Lee J.S., Liman R.A.D., Ruallo J.M.S., Villaflores O.B., Ger T.R. Hsiao C.D.: Potential toxicity of iron oxide magnetic nano- particles. A review. Molecules 25 (14) (2020) 3159.
• [33] Coricovac D.E., Moacă E.A., Pinzaru I., Cîtu C., Soica C., Mihali C.V., Păcurariu C., Tutelyan V.A., Tsatsakis A., Dehelean C.A.: Biocompa- tible colloidal suspensions based on magnetic iron oxide nanoparticles. Synthesis, characterization and toxicological profile. Frontiers in Pharmacology 8 (2017) 154.
• [34] Ran Q., Xiang Y., Liu Y., Xiang L., Li F., Deng X., Xiao Y., Chen L., Chen L., Li Z.: Eryptosis indices as a novel predictive parameter for biocompatibility of Fe3O4 magnetic nanoparticles on erythrocytes. Scientific Reports 5 (2015) 16209.
• [35] Malhotra N., Chen J.R., Sarasamma S., Audira G., Siregar P., Liang S.T., Lai, Y.H., Lin G.M., Ger T.R. Hsiao C.D.: Ecotoxicity assessment of Fe3O4 magnetic nanoparticle exposure in adult zebrafish at an environmental pertinent concentration by behavioural and biochemical testing. Nanomaterials 9 (2019) 873.
• [36] Shen S., Wang S., Zheng R., Zhu X., Jiang X., Fu D., Yang W.: Magnetic nanoparticle clusters for photothermal therapy with near-infrared irradiation. Biomaterials 39 (2015) 67–74.
• [37] Elbialy N.S., Fathy M.M., Khalil W.M.: Doxorubicin loaded magnetic gold nanoparticles for in vivo targeted drug delivery. International Journal of Pharmaceutics 490 (2015) 190–199.
• [38] Shukla S., Jadaun A., Arora V., Sinha R.K., Biyani N., Jain V.: In vitro toxicity assessment of chitosan oligosaccharide coated iron oxide nanoparticles. Toxicology Reports 2 (2015) 27–39.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).