ساخت و ارزیابی نانولیپوزوم حاوی اپی گالوکاتچین گالات: مطالعات آزمایشگاهی /محاسباتی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 گروه بیوفیزیک، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 مرکز تحقیقات سل و بیماری‌های ریه، دانشگاه علوم پزشکی تبریز، تبریز، ایران.

3 گروه بیوفیزیک، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

4 گروه مواد زیست فعال، دانشکده علوم و فناوری‌های بین‌رشته‌ای، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

5 پژوهشکده آنتی بادی مونوکلونال، پژوهشگاه فناوری‌های نوین علوم پزشکی جهـاد دانشگاهی، ابن سینا، تهران، ایران.

چکیده
ماتریکس متالوپروتئینازها یک خانواده اندوپپتیداز روی هستند که منجر به افزایش رفتار متاستازی تومورهای بدخیم انسانی می‌شوند. اپی‌گالوکاتچین گالات (EGCG) جزء اصلی پلی‌فنول‌های چای سبز و مهارکننده ماتریکس متالوپروتئینازها در درمان سرطان مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مطالعه باهدف افزایش پایداری و بهینه‌سازی بارگذاری و رهایش EGCG در سیستم تحویل لیپوزومی به‌صورت آزمایشگاهی و محاسباتی انجام گردید. در این مطالعه نانولیپوزوم‌ها با روش بارگذاری غیرفعال و آب‌پوشانی لایه‌نازک تهیه و سپس اندازه، پتانسیل زتا، پایداری، میزان بارگذاری و منحنی رهایش دارو از نانولیپوزوم‌ها بررسی شد. سمیت سلولی نانولیپوزوم‌ها بر روی سه رده سلولی سرطان پستان با استفاده از آزمون زنده‌مانی مورد بررسی قرار گرفت. مطالعات محاسباتی باهدف بررسی فعل ‌و انفعالات EGCG-نانولیپوزوم و همچنین اثر آن بر روی ساختار نانولیپوزوم از طریق شبیه‌سازی دینامیک مولکولی دانه‌درشت ارزیابی شد. میانگین قطر نانولیپوزوم‌ها 9/6±6/73 نانومتر، بار سطحی آن‌ها 6/14- میلی‌ولت و میزان بارگذاری دارو 3/7±5/78 درصد به دست آمد. بارگذاری EGCG درون نانولیپوزوم باعث رهایش پیوسته و کامل دارو پس از 72 ساعت گردید و همچنین منجر به افزایش قدرت اثر و فعالیت دارو شد. نتایج مطالعات محاسباتی حاکی از قرارگیری دارو در نزدیک سطح لیپوزوم است. نتایج انرژی و تابع توزیع شعاعی نشان از پایداری لیپوزوم حاوی دارو است. همچنین اکثریت دارو در فاز لیپیدی توسط نانولیپوزوم احاطه‌شده که خود گویای درصد بالایی بارگذاری دارو در نانولیپوزوم و تأیید کارایی روش سنتز توسعه‌یافته است. طبق یافته‌های حاضر استفاده از حامل لیپوزومی برای حمل و رهایش EGCG راهکار مناسب جهت افزایش کارایی دارو است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1. DeSantis, C., et al., Breast cancer statistics, 2013. CA: a cancer journal for clinicians, 2014. 64(1): p. 52-62.
2. Siegel, R., D. Naishadham, and A. Jemal, Cancer statistics, 2013. CA: a cancer journal for clinicians, 2013. 63(1): p. 11-30.
3. Austin, L.T., et al., Breast and cervical cancer screening in Hispanic women: a literature review using the health belief model. Women's Health Issues, 2002. 12(3): p. 122-128.
4. Siegel, R.L., et al., Cancer statistics, 2023. Ca Cancer J Clin, 2023. 73(1): p. 17-48.
5. Rundhaug, J.E., Matrix metalloproteinases and angiogenesis. Journal of cellular and molecular medicine, 2005. 9(2): p. 267-285.
6. Ramadass, S.K., et al., Paclitaxel/epigallocatechin gallate coloaded liposome: a synergistic delivery to control the invasiveness of MDA-MB-231 breast cancer cells. Colloids and surfaces B: Biointerfaces, 2015. 125: p. 65-72.
7. Marín, V., et al., The potential role of Epigallocatechin-3-Gallate (EGCG) in breast cancer treatment. International Journal of Molecular Sciences, 2023. 24(13): p. 10737.
8. Khan, N. and H. Mukhtar, Cancer and metastasis: prevention and treatment by green tea. Cancer and Metastasis Reviews, 2010. 29(3): p. 435-445.
9. Vaishnavi Jahagirdar, S.M., et al., An Overview Of EGCG And Its Potential Effects On Breast Cancer Cells. Journal of Pharmaceutical Negative Results, 2023: p. 800-806.
10. Cooper, R., D.J. Morré, and D.M. Morré, Medicinal benefits of green tea: part II. Review of anticancer properties. Journal of Alternative & Complementary Medicine, 2005. 11(4): p. 639-652.
11. Min, K.-j. and T.K. Kwon, Anticancer effects and molecular mechanisms of epigallocatechin-3-gallate. Integrative medicine research, 2014. 3(1): p. 16-24.
12. Sang, S., et al., The chemistry and biotransformation of tea constituents. Pharmacological research, 2011. 64(2): p. 87-99.
13. Shtay, R., et al., Encapsulation of (─)-epigallocatechin-3-gallate (EGCG) in solid lipid nanoparticles for food applications. Journal of food engineering, 2019. 244: p. 91-100.
14. Fang, J.-Y., et al., Effect of liposome encapsulation of tea catechins on their accumulation in basal cell carcinomas. Journal of dermatological science, 2006. 42(2): p. 101-109.
15. Zucker, D., et al., Liposome drugs' loading efficiency: a working model based on loading conditions and drug's physicochemical properties. Journal of controlled release, 2009. 139(1): p. 73-80.
16. Monticelli, L., et al., The MARTINI coarse-grained force field: extension to proteins. Journal of chemical theory and computation, 2008. 4(5): p. 819-834.
17. Van Der Spoel, D., et al., GROMACS: fast, flexible, and free. Journal of computational chemistry, 2005. 26(16): p. 1701-1718.
18. Potter, T.D., et al., Partitioning into phosphatidylcholine–cholesterol membranes: liposome measurements, coarse-grained simulations, and implications for bioaccumulation. Environmental Science: Processes & Impacts, 2023.
19. Andersen, H.C., Molecular dynamics simulations at constant pressure and/or temperature. The Journal of chemical physics, 1980. 72(4): p. 2384-2393.
20. Hoover, W.G., Canonical dynamics: Equilibrium phase-space distributions. Physical review A, 1985. 31(3): p. 1695.
21. Essmann, U., et al., A smooth particle mesh Ewald method. The Journal of chemical physics, 1995. 103(19): p. 8577-8593.
22. DeLano, W.L., PyMOL. 2002.
23. Zhu, W., et al., Molecular insight into affinities of gallated and nongallated proanthocyanidins dimers to lipid bilayers. Scientific reports, 2016. 6: p. 37680.
24. Genheden, S. and L.A. Eriksson, Estimation of liposome penetration barriers of drug molecules with all-atom and coarse-grained models. Journal of chemical theory and computation, 2016. 12(9): p. 4651-4661.
25. Lyu, Y., et al., Characterization of interactions between curcumin and different types of lipid bilayers by molecular dynamics simulation. The Journal of Physical Chemistry B, 2018. 122(8): p. 2341-2354.
26. Mishra, K. and A.K. Jain, Liposomes: An Emerging Approach for the Treatment of Cancer. Current Pharmaceutical Design, 2021.
27. Sharma, A. and U.S. Sharma, Liposomes in drug delivery: progress and limitations. International journal of pharmaceutics, 1997. 154(2): p. 123-140.
28. Winterhalter, M. and D.D. Lasic, Liposome stability and formation: experimental parameters and theories on the size distribution. Chemistry and physics of lipids, 1993. 64(1-3): p. 35-43.
29. Inglut, C.T., et al., Immunological and toxicological considerations for the design of liposomes. Nanomaterials, 2020. 10(2): p. 190.
30. De Pace, R.C.C., et al., Anticancer activities of (−)-epigallocatechin-3-gallate encapsulated nanoliposomes in MCF7 breast cancer cells. Journal of liposome research, 2013. 23(3): p. 187-196.
31. Filippi, A., et al., Epigallocatechin-3-O-gallate alleviates the malignant phenotype in A-431 epidermoid and SK-BR-3 breast cancer cell lines. International journal of food sciences and nutrition, 2018. 69(5): p. 584-597.
32. Pan, X., et al., Estrogen receptor-α36 is involved in epigallocatechin-3-gallate induced growth inhibition of ER-negative breast cancer stem/progenitor cells. Journal of Pharmacological Sciences, 2016. 130(2): p. 85-93.