Nanotechnology in oncology - current state of knowledge

• Autorzy: Laskowska Dorota , Ziółkowska Ewa , Mitura Katarzyna
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Nanotechnology is an interdisciplinary area of science devoted to the production and testing of nanostructures - defined as forms of the matter organizations the size of which does not exceed 100 nm. It is a quickly developing area of science with many applications in different areas of life, for example in engineering, computing, medicine, pharmacy, andagriculture. One of the problems of contemporary oncology is the low specificity of applied therapies. Most currently used chemiopharmaceuticals have systemic effects which not only affect cancer cells but alsohealthy tissues. Complications after chemotherapy observed in many patients are bone marrow deficiency(neutropenin, thrombocytopenia, anemia), damageto the nervous system (neurotoxicity), myocardium(cardiotoxicity) and pulmonary parenchyma. Similarly, in radiotherapy, ionizing radiation destroys the healthy tissues in the irradiation field. The side effects of radiation therapy may include fatigue, skin reactions, and impairment of tissue and organ functions. According to studies, nanostructures are an opportunity to overcome these limitations. The most popular nanostructures used in medicine are liposomes, silver and gold nanoparticles, magnetic nanoparticles, carbonnanotubes, and dendrimers. The purpose of this article is to present the current state of knowledge on the use of available nanotechnology solutions in pharmacology and cancer treatment.

Słowa kluczowe

EN

nanotechnology; oncology; nanostructures; cancer treatment

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 22, no. 152
• Strony: 2--9
• Opis fizyczny: Bibliogr. 42 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Laskowska Dorota

• The President Stanisław Wojciechowski State University of Applied Sciences in Kalisz, Nowy Świat 4, 62-800 Kalisz, Poland

autor

Ziółkowska Ewa

• The President Stanisław Wojciechowski State University of Applied Sciences in Kalisz, Nowy Świat 4, 62-800 Kalisz, Poland

autor

Mitura Katarzyna

• Koszalin University of Technology, Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin, Poland

Bibliografia

• [1] Mazurkiewicz A.: Nanonauki i nanotechnologie. Stan i perspektywy rozwoju. Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007
• [2 ]Sokół J.L.:Nanotechnologia w życiu człowieka.Ekonomiai Zarządzanie 4 (2012) 18-29.
• [3] Dębek P., Feliczak-Guzik A., Nowak I.: Nanostruktury - ogólne informacje. Zastosowanie nanoobiektów w medycynie i kosmetologii. Postepy Hig Med Dosw 71 (2017) 1055-1062.
• [4] Runowski M.: Nanotechnologia - nanomateriały, nanocząstki i wielofunkcyjne nanostruktury typu rdzeń/powłoka. CHEMIK 68 (2014) 766-775.
• [5] Yu K.M., Park J., Jon S.: Targeting Strategies for Multifunctional Nanoparticles in Cancer Imaging and Therapy. Theranostics 2(2012) 3-44.
• [6] Wolska K.I., Markowska K., Wypij M., Golińska P., Dahm H.: Nanocząstki srebra, synteza i biologiczna aktywność. KOSMOS Problemy Nauk Biologicznych 66 (2017) 125-138.
• [7] Popowska M.: Antybiotykoodporność w środowisku naturalnym-przyczyny i konsekwencje. KOSMOS Problemy Nauk Biologicznych66 (2017) 81-91.
• [8] Rzeszutek J., Matysiak M., CzajkaM., Sawicki K., Rachubik P., Kruszewski M., Kapka-Skrzypczak L.: Zastosowanie nanocząstek i nanomateriałów w medycynie. Hygeina Public Health 49 (2017) 449-457.
• [9] Pulit J., Banach M., Kowalski Z.: Właściwości nanocząstek miedzi, platyny, srebra złota i palladu, Czasopismo Techniczne. Chemia 10 (2011) 197-209.
• [10] DylaJ.: Zastosowanie nanośników w medycynie. CHEMIK67 (2013) 11-14.
• [11] Śliwińska-Hill U., Celmer J., Trynda-Lemiesz L.: Związki złota jako potencjalne leki przeciwnowotworowe nowej generacji. NOWOTWORY Journal of Oncology 63 (2013) 456-462.
• [12] Błaszczak-Świątkiewicz K., Olszewska P., Mikiciuk-Olasik E.: Zastosowanie nanocząsteczek w leczeniu i diagnostyce nowotworów. NOWOTWORY Journal of Oncology 63 (2013) 320-330.
• [13] Bitiucki M., Sękowski S.: Nanocząsteczki złota w terapii przeciwnowotworowej. KOSMOS Problemy Nauk Biologicznych 65(2016) 227-234.
• [14] Raj S., Khurana S., Choudhari R., Kesari K.K., Kamal M.A., Garg N., Ruokolainen J., Das B.C., Kumar D.: Specific targeting cancer cell with nanoparticles and drug delivery in cancer therapy. Seminars in Cancer Biology (2019), https://doi.org/10.1016/j.sem-cancer.2019.11.002
• [15] Cho K., Wang X., Nie S., Chen Z.G., Shin D.M.: Therapeutic Nanoparticles for Drung Delivery in Cancer. Clin Cancer Res 14 (2008) 1310-1316.
• [16] Rodallec A., Benzekary S., Lacarelle B., Ciccolini J.: Pharmaco-kinetics variability: Why nanoparticles are not just magic-bullets in oncology. Critical Reviews In Oncology / Hematology 129(2018) 1-12.
• [17] Werengowska K.M.,Wiśniweski M.,Terzyk A.P., Gurtowska N.,Drewa T.A.,Olkowska J.:Chemiczne aspekty celowanej terapii przeciwnowotworowej II. Połączenia nośnik-lek,Wiadomości Chemiczne 66 (2012) 638-670.
• [18] Tiwari P.M., Vig K., Dennis V.A., Singh S.R.: Functionalized Gold Nanoparticles and Their Biomedical Applications. Nanomaterials 1 (2011) 31-63.
• [19] Mirza Z., Karim S.: Nanoparticles-based drug delivery and genetherapy for breast cancer: Recent advancements and future challenges. Seminars in Cancer Biology (2019), https://doi.org/10.1016/j.semcancer.2019.10.020
• [20] Mielcarek J.,Kruszyńska M.,Sokołowski P.:Zastosowanie nanorurek węglowych w medycynie. Farm Pol 65 (2009) 251-254.
• [21] Mielcarek J., Skupin P.: Biomedyczne zastosowania i toksycz-ność nanorurek węglowych. Farm Pol 65 (2009) 407-410.
• [22] Liu Z., Chen K., Davis C., Sherlock S., Cao Q., Chen X., Dai H.:Drug delivery with carbon nanotubesfor in vivocancer treatment. Cancer Res 68 (2008) 6652-6660.
• [23] Wiśniewski M., Rossochacka P., Werengowska-Ciećwierz K., Bielecja A.,TerzykA.P.,Gauden P.A.:Medyczne aspekty nanostrukturalnych materiałów węglowych. Inżynieria i Ochrona Środowiska 16 (2013) 255-261.
• [24] Tripisciano C., Kraemer K., Taylor A., Borowiak-Palen E.:Single-wall carbon nanotubes based anticancer drug delivery system. Chemical Physics Letters 478 (2009) 200-205.
• [25] Tripisciano C., Costa S., Kalenczuk R.J., Borowiak-Palen E.: Cisplatin filled multiwalled carbon nanotubes - a novel molecular hybrid of anticancer drug container. The European Physical Journal B 75 (2010) 141-146.
• [26] Hampel S., Kunze D., Haase D., Kramer K., Rauschenbach M.,Ritschel M., Leonhardt A., Thomas J., Oswald S., Hoffmann V., Buchner B.: Carbon nanotubes filled with a chemiotherapeutic agent: a nanocarrier mediates inhibition of tumor cel growth.Nanaomedicine (London) 3 (2008) 175-182.
• [27] Ali-Boucetta H., Al-Jamal K.T., McCarty D., Maurizio P.,Bianco A.,Kostarelos K.:Multiwalled carbon nanotube-doxorubicin supramolecular complexes for cancer therapeutics. Chemical Communications 8 (2008) 459-461.
• [28] Yan J., Xue F., Chen H., Wu X., Zhang H., Chen G., Lu J., Cai L.,Xiang G., Deng Z., Zheng Y., Zheng X., Li G.: Amulti-center study of using carbon nanoparticles to track lymph node metastasis inT1-2 colorectal cancer. Surgical endoscopy 28 (2014) 3315-3321.
• [29] Yang S.T.,Luo J., Zhou Q., Wang H.: Pharmacokinetics, Metabolism and Toxicity of Carbon Nanotubes for Biomedical Purposes.Theranostics 2 (2012) 271-282.
• [30] Kubiak M.: Dendrymery- fascynujące nanocząsteczki w zastosowaniu w medycynie. CHEMIK 68 (2014) 141-150.
• [31] Sękowski S., Miłowska K., Gabryelak T.: Dendrymery w naukach biomedycznych i nanotechnologii. Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej 62 (2008) 725-733.
• [32] Agostinis P., Berg K., Cengel K.A., Foster T.H., Girotti A.W., Gollnick S.O., Hahn S.M., Hamblin M.R., Juzeniene A., Kessel D., Korbelik M., Moan J., Mróz P., Nowis D., Piette J., Wilsko B.C., Gołąb J.: Photodynamic therapy of cancer: an update. CA Cancer J Clin. 61 (2011) 250-281.
• [33] Khabashesku V.N.,Margrave J.L.,Barrera E.V.:Functionalized Carbon Nanotubes and Nanodiamonds for Engineeringand Biomedical Applications. Diamond and Related Materials 14 (2005) 859-866.
• [34] Rzepka E, Püsküllüoglu M: Znaczenie hipertermii w leczeniu onkologicznym. Onkol. Prak. Klin. 8 (2012) 178-188.
• [35] Kennedy L.C., Bickford L., Lewinski N.A., Coughlin A.J.,Hu Y., Day E.S., West J.L., Drezek R.A.: ANew Era for Cancer Treatment: Gold-Nanoparticle Mediated Thermal Therapies. Small 7 (2011) 169-183.
• [36] Peralta D.V., Heidari Z., Dash S., Tarr M.A.: Hybrid paclitaxel and gold nanorod-loaded human serum albumin nanoparticlesfor simultaneous chemotherapeutic and photothermal therapyon 4T1 breast cancer cells. ACS Appl Mater Interfaces 7 (2015) 7101-7111.
• [37] Jurczyk M.: Termoterapia z użyciem magnetycznych nanocząstek. Curr. Gynecol. Oncol. 8 (2010) 82-89.
• [38] Zhao Q., Wang L., Cheng R., Leidong M., Arnold R.D.,Howerth E. W., Chen Z. G., Platt S.: Magnetic Nanoparticles-Based Hyperthermia for Head & Neck Cancer in Mouse Models. Theranostics 2 (2012) 113-121.
• [39] Rahman W.N., Bishara N., Ackerly T., He C.F., Jackson P., Wong C., Davidson R., Geso M.: Enhancement of radiation effects by gold nanoparticles for superficial radiation therapy. Nanomed Nanotechnol Biol Med. 5 (2009) 136-142.
• [40] Geng F.,Song K.,Xing J.Z.,Yuan C.,Yan S.,Yang Q.,Chen J., Kong B.: Thio-glucose bound gold nanoparticles enhance radio-cytotoxic targeting of ovarian cancer. Nanotechnology 22(2011) 285101.
• [41] Roa W.,Zhang X.,Guo L.,Shaw A.,Hu X.,Xiong Y.,Glavita S.,Patel S., Sun X., Chen J., Moore R., Xing J.Z.: Gold nanoparticle sensitize radiotherapy of prostate cancer cells by regulation of the cell cycle. Nanotechnology 20 (2009) 375101.
• [42] Setua S., Ouberai M., Piccirillo S.G., Watts C., Welland M.: Cisplatin-tethered gold nanospheres for multimodal chemo-radiotherapy of glioblastoma. Nanoscale 6 (2014) 10865-10873.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).