سنتز، ارزیابی و بهینه‌سازی نانوذره خودمجتمع‌شونده از دی‌بلاک‌کوپلیمر حاصل از پلی‌اتیلن‌گلایکول و پلی‌کاپرولاکتون به‌عنوان نانوحامل به‌منظور انتقال موثر کورکومین به سلول‌های سرطانی پستان از رده سلولی MCF-7

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 گروه شیمی دارویی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی زنجان، زنجان، ایران

2 گروه ژنتیک، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده
فناوری نانو در حال حاضر یکی از رویکردهای امیدبخش برای تشخیص و درمان سرطان است. سیستم‌های مبتنی بر پلیمرها به‌دلیل فرآیندهای تولید ساده و تنوع در عملکرد و روش‌های اصلاح پلیمر، جذاب‌تر هستند. پلی‌اتیلن‌گلیکول (PEG) و پلی‌کاپرولاکتون (PCL) دو پلیمر سنتزی زیست‌سازگار مورد تایید FDA بوده که اغلب در صنایع دارویی مورد استفاده قرار می‌گیرند. غیر از حامل‌های دارورسانی، در درمان سرطان بحث ایمنی مواد تشکیل‌دهنده فعال نیز بسیار چالش‌برانگیز است. عوارض جانبی شیمی‌درمانی یکی از مهم‌ترین علل مرگ‌ومیر بیماران در بسیاری از سرطان‌ها است. کورکومین استخراج‌شده به‌طور طبیعی، یکی از جالب‌ترین عوامل ضدسرطان است که اثرات انتخابی اثباتشده روی سلول‌های سرطانی داشته و منجر به حداقل عوارض جانبی در طول درمان می‌شود. کورکومین به‌عنوان عامل اصلی، در درمان ترکیبی سرطان‌های مختلف آزمایش شده است. مطالعات متعدد ایمنی و کارکرد کورکومین در دوزهای مختلف تجویزشده را نشان می‌دهند. با این حال، مانع اصلی در استفاده از کورکومین، حلالیت پایین آن در آب و قابلیت دسترسی بیولوژیک کم و متغیر پس از تزریق است. بنابراین در این مطالعه سعی شد حلالیت کورکومین با استفاده از یک سیستم نانوذره دی‌بلاک‌کوپلیمر نوین PEG-PCL افزایش یابد. ابتدا کوپلیمر PEG-PCL سنتز و سپس خصوصیاتش با روش‌های GPC، FTIR و H-NMR مشخص شد. پس از آن، کورکومین در ساختار میسلی PEG-PCL به‌صورت بهینه کپسوله و سمیت نانوذرات تهیه‌شده در کشت سلول MCF-۷ ارزیابی شد. طبق نتایج نانوذرات آماده‌شده می‌توانند مولکول‌های هیدروفوب کورکومین را به‌طور موثری به دام انداخته، حلالیت آن را بهبود بخشیده و باعث افزایش فعالیت آن در ازبین‌بردن سلول سرطانی در شرایط برون‌تنی شوند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1- Salem M, Rohani S, Gillies ER. Curcumin, a promising anti-cancer therapeutic: a review of its chemical properties, bioactivity and approaches to cancer cell delivery. RSC Adv. 2014;4(21):10815-29. [Link] [DOI:10.1039/c3ra46396f]
Hatcher H, Planalp R, Cho J, Torti FM, Torti SV. Curcumin: from ancient medicine to current clinical trials. Cell Mol Life Sci. 2008;65(11):1631-52. [Link] [DOI:10.1007/s00018-008-7452-4]
Burish TG, Jenkins RA. Effectiveness of biofeedback and relaxation training in reducing the side effects of cancer chemotherapy. Health Psychol. 1992;11(1):17-23. [Link] [DOI:10.1037/0278-6133.11.1.17]
Dutta AK, Ikiki E. Novel drug delivery systems to improve bioavailability of curcumin. J Bioequiv Bioavailab. 2013;6(1):001-9. [Link]
Ma M, Sun T, Xing P, Li Z, Li S, Su J, et al. A supramolecular curcumin vesicle and its application in controlling curcumin release. Colloids Surf A Physicochem Eng Aspects. 2014;459;157-65. [Link] [DOI:10.1016/j.colsurfa.2014.06.043]
Elsabahy M, Wooley KL. Design of polymeric nanoparticles for biomedical delivery applications. Chem Soc Rev. 2012;41(7);2545-61. [Link] [DOI:10.1039/c2cs15327k]
Nicolas J, Mura S, Brambilla D, Mackiewicz N, Couvreur P. Design, functionalization strategies and biomedical applications of targeted biodegradable/biocompatible polymer-based nanocarriers for drug delivery. Chem Soc Rev. 2013;42(3):1147-235. [Link] [DOI:10.1039/C2CS35265F]
Zhu X, Fryd M, Tran BD, Ilies MA, Wayland BB. Modifying the hydrophilic−hydrophobic interface of PEG-b-PCL to increase micelle stability: Preparation of PEG-b-PBO-b-PCL triblock copolymers, micelle formation, and hydrolysis kinetics. Macromolecules. 2012;45(2);660-5. [Link] [DOI:10.1021/ma202530v]
Aliabadi HM, Elhasi S, Mahmud A, Gulamhusein R, Mahdipoor P, Lavasanifar A. Encapsulation of hydrophobic drugs in polymeric micelles through co-solvent evaporation: the effect of solvent composition on micellar properties and drug loading. Int J Pharm. 2007;329(1-2):158-65. [Link] [DOI:10.1016/j.ijpharm.2006.08.018]
Song Z, Zhu W, Liu N, Yang F, Feng R. Linolenic acid-modified PEG-PCL micelles for curcumin delivery. Int J Pharm. 2014;471(1-2):312-21. [Link] [DOI:10.1016/j.ijpharm.2014.05.059]
Peng W, Jiang XY, Zhu Y, Omari-Siaw E, Deng WW, Yu JN, et al. Oral delivery of capsaicin using MPEG-PCL nanoparticles. Acta Pharmacol Sin. 2015;36(1):139-48. [Link] [DOI:10.1038/aps.2014.113]
Izunobi JU, Higginbotham CL. Polymer molecular weight analysis by 1H NMR spectroscopy. J Chem Educ. 2011;88(8):1098-104. [Link] [DOI:10.1021/ed100461v]
Yang CS, Wu HC, Sun JS, Hsiao HM, Wang TW. Thermo-induced shape-memory PEG-PCL copolymer as a dual-drug-eluting biodegradable stent. ACS Appl Mater Interfaces. 2013;5(21):10985-94. [Link] [DOI:10.1021/am4032295]
Yallapu MM, Jaggi M, Chauhan SC. Curcumin nanoformulations: a future nanomedicine for cancer. Drug Discov Today. 2012;17(1-2):71-80. [Link] [DOI:10.1016/j.drudis.2011.09.009]
Gupta SC, Kismali G, Aggarwal BB. Curcumin, a component of turmeric: from farm to pharmacy. Biofactors. 2013;39(1):2-13. [Link] [DOI:10.1002/biof.1079]
Kunnumakkara AB, Bordoloi D, Harsha C, Banik K, Gupta SC, Aggarwal BB. (2017) Curcumin mediates anticancer effects by modulating multiple cell signaling pathways. Clin Sci. 2017;131(15):1781-99. [Link] [DOI:10.1042/CS20160935]
Shehzad A, Lee J, Lee YS. Curcumin in various cancers. Biofactors. 2013;39(1):56-68. [Link] [DOI:10.1002/biof.1068]
Letchford K, Burt H. A review of the formation and classification of amphiphilic block copolymer nanoparticulate structures: micelles, nanospheres, nanocapsules and polymersomes. Eur J Pharm Biopharm. 2007;65(3):259-69. [Link] [DOI:10.1016/j.ejpb.2006.11.009]
Rhim T, Lee KY. Exosome and polymersome for potential theranostic applications. Macromol Res. 2016;24(7);577-86. [Link] [DOI:10.1007/s13233-016-4045-1]
Adams ML, Lavasanifar A, Kwon GS. Amphiphilic block copolymers for drug delivery. J Pharm Sci. 2003;92(7):1343-55. [Link] [DOI:10.1002/jps.10397]
Alibolandi M, Ramezani M, Abnous K, Sadeghi F, Hadizadeh F. Comparative evaluation of polymersome versus micelle structures as vehicles for the controlled release of drugs. J Nanopart Res. 2015;17(2);1-16. [Link] [DOI:10.1007/s11051-015-2878-8]
Peng S, Hung WL, Peng YS, Chu IM. Oligoalanine-modified Pluronic-F127 nanocarriers for the delivery of curcumin with enhanced entrapment efficiency. J Biomater Sci Polym Ed. 2014;25(12):1225-39. [Link] [DOI:10.1080/09205063.2014.924059]
Mohanty C, Acharya S, Mohanty AK, Dilnawaz F, Sahoo SK. Curcumin-encapsulated MePEG/PCL diblock copolymeric micelles: a novel controlled delivery vehicle for cancer therapy. Nanomedicine. 2010;5(3):433-49. [Link] [DOI:10.2217/nnm.10.9]
De Villiers MM, Aramwit P, Kwon GS, editoes. Nanotechnology in drug delivery. Berlin: Springer; 2008. [Link] [DOI:10.1007/978-0-387-77667-5]
Wu Q, Wang N, He T, Shang J, Li L, Song L, et al. Thermosensitive hydrogel containing dexamethasone micelles for preventing postsurgical adhesion in a repeated-injury model. Sci Rep. 2015;5:13553. [Link] [DOI:10.1038/srep13553]
Rusen L, Neacsu P, Cimpean A, Valentin I, Brajnicov S, Dumitrescu LN, et al. In vitro evaluation of poly (ethylene glycol)-block-poly (ɛ-caprolactone) methyl ether copolymer coating effects on cells adhesion and proliferation. Appl Surf Sci. 2016;374;23-30. [Link] [DOI:10.1016/j.apsusc.2015.08.214]
Kulthe SS, Choudhari YM, Inamdar NN, Mourya V. Polymeric micelles: authoritative aspects for drug delivery. Des Monom Polym. 2012;15(5);465-521. [Link] [DOI:10.1080/1385772X.2012.688328]
Vinod BS, Antony J, Nair HH, Puliyappadamba VT, Saikia M, Narayanan SS, et al. Mechanistic evaluation of the signaling events regulating curcumin-mediated chemosensitization of breast cancer cells to 5-fluorouracil. Cell Death Dis. 2013;4:e505. [Link] [DOI:10.1038/cddis.2013.26]
Sharma RA, Gescher AJ, Steward WP. Curcumin: the story so far. Eur J Cancer. 2005;41(13):1955-68. [Link] [DOI:10.1016/j.ejca.2005.05.009]
Anand P, Kunnumakkara AB, Newman RA, Aggarwal BB. Bioavailability of curcumin: problems and promises. Mol Pharm. 2007;4(6);807-18. [Link] [DOI:10.1021/mp700113r]
Zou P, Helson L, Maitra A, Stern ST, McNeil SE. Polymeric curcumin nanoparticle pharmacokinetics and metabolism in bile duct cannulated rats. Mol Pharm. 2013;10(5);1977-87. [Link] [DOI:10.1021/mp4000019]