Badanie cytotoksyczności nowych nośników leków platynowych

• Autorzy: Werengowska-Ciećwierz K , Wiśniewski M. , Terzyk A. P. , Bielicka A. , Gurtowska N. , Drewa T. A.

Warianty tytułu

EN

The Cytotoxicity Analysis of New Platin Drug Carrier

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono zastosowanie nanorurek węglowych jako potencjalnych kontenerów leków platynowych. Nanorurki węglowe ze względu na swoje właściwości mogą z powodzeniem zostać zastosowane w nowoczesnych nośnikach leków. Budowanie nowych systemów dostarczania chemioterapeutyków na bazie nanorurek węglowych jest nowatorską metodą leczenia chorób nowotworowych. Celem pracy jest przedstawienie metod biokoniugacji cytostatyków. Chemioterapeutyk może zostać umieszczony we wnętrzu nanorurki węglowej bądź na jej zewnętrznej powierzchni. Metody wprowadzania leków obejmują oddziaływania niekowalencyjne (adsorpcję) oraz kowalencyjne tworzące grupy: estrowe, amidowe i N-acetylohydrazonu. Dodatkowo, tematyka pracy skierowana jest na analizę badań cytotoksycznych nowatorskich układów nanonośników dostarczających związki kompleksowe platyny przeciwko komórkom nowotworowym różnego typu: głowy, szyi, czerniaka, piersi czy jajników. Zastosowanie nowych nośników leków daje możliwości uzyskania satysfakcjonujących rezultatów leczenia chorób nowotworowych.

EN

The article includes the results showing application of carbon nanotubes as potential containers of platin drug. Carbon nanotubes have special properties which are very useful and suitable in the building of modern drug delivery systems. Traditional anticancer therapy is usually in effective because of a low selective action of drugs and their minimized biodistribution in organism. Moreover, this chemotherapy is associated with high risk of recurrence or unsatisfactory effectiveness and undesirable side effects. The formation of new drug delivery system based on carbon nanotubes is innovative method of anticancer treatment. This idea includes the branch of nanomedicine expanding the traditional medicine. The major purposes of nanomedicine are construction of drug delivery systems and noninvasive treatment. We described the types of drug associations to carbon nanotubes. Chemotherapeutics could be aggregated on the internal surface of nanocarriers, mainly by nanoextraction and nanocondensation process. The drugs linked with the external surface of carbon nanotubes can be linked by covalent or noncovalent bonds. The adsorption is connected with π-π interaction. In turn, the chemical bonds between the drug and the surface of carbon nanotubes can form ester, acethylhydrazone and amide groups. The types of reactions depend on the functional groups which are offered by the nanocarrier and the structure of drug. In most cases, surface of carbon nanotubes must be initially modified. This functionalization is associated with the covering with polymers as polyethylene glycol or the application of oxidation process. Additionally, the special modification of carbon nanotubes surface makes them biocompatible. The purpose of this study is to describe the analysis of cytotoxicity of new drug delivery systems based on carbon nanotubes and platin compounds. The new drugs delivery systems based on carbon nanotubes should minimize side effects and improve final results of therapy. These effects are confirmed in the literature. These cited papers proved that the application of carbon nanotubes in delivery system of platin compounds is useful during anticancer therapy and can give the positive effect in future.

Słowa kluczowe

PL

nanonośniki leków; nanorurki węglowe; badania cytotoksyczności; leki platynowe

EN

drug nanocarrier; carbon nanotube; cytotoxicity; platin drug

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 16, nr 2
• Strony: 263--271
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz.

Twórcy

autor

Werengowska-Ciećwierz K

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Wydział Chemii, Zespół Fizykochemii Materiałów Węglowych, ul. Gagarina 7, 87-100 Toruń

autor

Wiśniewski M.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Wydział Chemii, Zespół Fizykochemii Materiałów Węglowych, ul. Gagarina 7, 87-100 Toruń

autor

Terzyk A. P.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Wydział Chemii, Zespół Fizykochemii Materiałów Węglowych, ul. Gagarina 7, 87-100 Toruń

autor

Bielicka A.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Wydział Chemii, Zespół Fizykochemii Materiałów Węglowych, ul. Gagarina 7, 87-100 Toruń

autor

Gurtowska N.

• Collegium Medicum im. Ludwika Rydygiera Uniwersytetu Mikołaja Kopernika Zakład Inżynierii Tkankowej, ul. M. Karłowicza 24, 85-092 Bydgoszcz

autor

Drewa T. A.

• Collegium Medicum im. Ludwika Rydygiera Uniwersytetu Mikołaja Kopernika Zakład Inżynierii Tkankowej, ul. M. Karłowicza 24, 85-092 Bydgoszcz
• Oddział Urologii Ogólnej i Onkologicznej, Specjalistyczny Szpital Miejski im. Mikołaja Kopernika, 87-100 Toruń

Bibliografia

• [1] Bianco A., Kostarelos K., Partidos C.D., Prato M., Biomedical applications of functionalised carbon nanotubes, Chem. Commun. 2005, 5, 571-577.
• [2] Malinowska K., Modranka R., Kędziora J., Leki przeciwnowotworowe stosowane w lecznictwie oraz będące w fazie badań klinicznych, Pol. Merk. Lek. 2007, 23, 135, 165-169.
• [3] Vashist S.K., Zheng D., Pastorin G., Al-Rubeaan K., Luong J.H.T., Sheu F.S., Delivery of drugs and biomolecules using carbon nanotubes, Carbon 2011, 49, 13, 4077-4097.
• [4] Hilder T.A., Hill J.M., Modeling the loading and unloading of drugs into nanotubes, Small 2009, 5, 3, 300-308.
• [5] Yudasaka M., Ajima K., Suenaga K., Ichihashi T., Hashimoto A., Iijima S., Nano-extraction and nano-condensation for C60 incorporation into single-wall carbon nanotubes in liquid phases, Chem. Phys. Lett. 2003, 380, 1-2, 42-46.
• [6] Wang L., Zhao W., Tan W., Bioconjugated silica nanoparticles: development and applications, Nano Res. 2008, 1, 2, 99-115.
• [7] West K.R., Otto S., Reversible covalent chemistry in drug delivery, Curr. Drug Disc. Tech. 2005, 2, 3, 123-160.
• [8] Yoo H.S., Lee K.H., Oh J.E., Park T.G., In vitro and in vivo anti-tumor activities of nanoparticles based on doxorubicin-PLGA conjugates, J. Control. Release 2000, 68, 3, 419-431.
• [9] Khan D.R., The use of nanocarriers for drug delivery in cancer therapy, J. Cancer Sci. Ther. 2010, 2, 3, 58-62.
• [10] Yoo H.S., Oh J.E., Lee K.H., Park T.G., Biodegradable nanoparticles containing doxorubicin- PLGA conjugate for sustained release, Pharm. Res. 1999, 16, 7, 1114-1118.
• [11] Feazell R.P., Nakayama-Ratchford N., Dai H., Lippard S.J., Soluble single-walled carbon nanotubes as longboat delivery systems for platinum(IV) anticancer drug design, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 27, 8438-8439.
• [12] Liu Z., Chen K., Davis C., Sherlock S., Cao Q., Chen X., Dai H., Drug delivery with carbon nanotubes for in vivo cancer treatment, Cancer Res. 2008, 68, 16, 6652-6660.
• [13] Hruby M., Koňak C., Ulbrich K., Polymeric micellar pH-sensitive drug delivery system for doxorubicin, J. Control. Release 2005, 103, 1, 137-148.
• [14] Vetvicka D., Hruby M., Hovorka O., Etrych T., Vetrik M., Kovar L., Kovar M., Ulbrich K., Rihova B., Biological evaluation of polymeric micelles with covalently bound doxorubicin, Bioconjugate Chem. 2009, 20, 11, 2090-2097.
• [15] Aryal S., Hu C.M.J., Zhang L., Polymer-cisplatin conjugate nanoparticles for acid-responsive drug delivery, ACS Nano 2010, 4, 1, 251-258.
• [16] Chen J., Chen S., Zhao X., Kuznetsova L.V., Wong S.S., Ojima I., Functionalized single-walled carbon nanotubes as rationally designed vehicles for tumor-targeted drug delivery, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 49, 16778-16785.
• [17] Pastorin G., Wu W., Wieckowski S., Briand J.P., Kostarelos K., Prato M., Bianco A., Double functionalisation of carbon nanotubes for multimodal drug delivery, Chem. Commun. 2006, 11, 1182-1184.
• [18] Kelland L., The resurgence of platinum-based cancer chemotherapy, Nature Rev. 2007, 7, 8, 573-584.
• [19] Pawełczyk E., Zając M., Chemiczne mechanizmy działania leków, Akademia Medyczna im. Karola Marcinkowskiego, Poznań 1995.
• [20] Bhirde A.A., Sousa A.A., Patel V., Azari A.A., Gutkind J.S., Leapman R.D, Rusling J.F., Imaging the distribution of individual platinum-based anticancer drug molecules attached to singlewall carbon nanotubes, Nanomedicine (Lond) 2009, 4, 7, 763-772.
• [21] Tripisciano C., Kraemer K., Taylor A., Borowiak-Palen E., Single-wall carbon nanotubes based anticancer drug delivery system, Chem. Phys. Lett. 2009, 478, 4-6, 200-205.
• [22] Tripisciano C., Costa S., Kalenczuk R.J., Borowiak-Palen E., Cisplatin filled multiwalled carbon nanotubes - a novel molecular hybrid of anticancer drug container, Eur. Phys. J. (b) 2010, 75, 2, 141-146.
• [23] Pacholczyk A., Terzyk A.P., Wiśniewski M., Gauden P.A., Wesołowski R.P., Furmaniak S., Szcześ A., Chibowski E., Kruszka B., Phenol adsorption on closed carbon nanotubes, J. Coll. Interf. Sci., 2011, 361, 1, 288-92.
• [24] Ajima K., Murakami T., Mizoguchi Y., Tsuchida K., Ichihashi T., Iijima S., Yudasaka M., Enhancement of in vivo anticancer effects of cisplatin by incorporation inside single-wall carbon nanohorns, ACS Nano 2008, 2, 10, 2057-2064.
• [25] Ajima K., Yudasaka M., Murakami T., Malign A., Shiba K., Iijima S., Carbon nanohorns as anticancer drug carriers, Molecular Pharmaceutics 2005, 2, 6, 475-480.
• [26] Guven A., Rusakova I.A., Lewis M.T., Wilson L.J., Cisplatin@US-tube carbon nanocapsules for enhanced chemotherapeutic delivery, Biomaterials 2012, 33, 5, 1455-1461.
• [27] Li J., Yap S.Q., Yoong S.L., Nayak T.R., Chandra G.W., Ang W.H., Panczyk T., Ramaprabhu S., Vashist S.K., Sheu F.S., Tan A., Pastorin G., Carbon nanotube bottles for incorporation, release and enhanced cytotoxic effect of cisplatin, Carbon 2012, 50, 4, 1625-1634.
• [28] Bhirde A.A., Patel V., Gavard J., Zhang G., Sousa A.A., Masedunskas A., Leapman R.D., Weigert R., Gutkind J.S., Rusling J.F., Targeted killing of cancer cells in vivo and in vitro with EGF-directed carbon nanotube-based drug delivery, ACS Nano 2009, 3, 2, 307-316.
• [29] Ye H., Jin L., Hu R., Yi Z., Li J., Wu Y., Xi X., Wu Z., Poly(g,L-glutamic acid)-cisplatin conjugate effectively inhibits human breast tumor xenografted in nude mice, Biomaterials 2006, 27, 35, 5958-5965.
• [30] Torchilin V., Nanomedicine for Drug Delivery and Therapeutics, Imperial College Press, London 2006.
• [31] Kawasaki E.S., Player A., Nanotechnology, nanomedicine, and the development of new, effective therapies for cancer, Nanomedicine: Nanotechn., Biol. Med. 2005, 1, 2, 101-109.