Synthesis and evaluation of superparamagnetic iron oxide nanoparticles containing doxorubicin as a potential targeted drug delivery system

Wydział Fizyki: Centrum NanoBioMedyczne/ Zakład Fizyki MedycznejJednym z głównych założeń rozwoju i doskonalenia współczesnej terapii przeciwnowotworowej jest dostarczenie leku bezpośrednio do wybranej lokalizacji w organizmie, stosując jak najmniejszą dawkę i kontrolując jego uwalnianie. Osiągnięcie tego celu umożliwiłoby zmniejszenie toksyczności chemioterapii i wpłynęłoby korzystnie na efektywność leczenia. Znajdujemy wiele raportów naukowych o nowoczesnych systemach dostarczania leków, także tych opartych na różnych nanomateriałach, jednakże ich skuteczność jest dyskusyjna. W celu udoskonalenia ww. układów nanonauki zaproponowały nowe kierunki celowanych terapii. Jednym z nich są superparamagnetyczne nanocząstki tlenku żelaza (SPIONs) jako nośnik leku przeciwnowotworowego. Głównym celem przeprowadzonych badań była synteza oraz kompleksowa charakterystyka fizykochemiczna i biologiczna (in vitro oraz in vivo na mysim modelu zwierzęcym) SPIONs pokrytych oryginalnym, biokompatybilnym polimerem, zawierających lek przeciwnowotworowy - doksorubicynę. Wyniki przeprowadzonych badań potwierdziły utworzenie biokompatybilnego układu do wstrzykiwania dożylnego, o właściwościach magnetycznych odpowiednich do zastosowań in vivo, o wysokim stopniu enkaspulacji środka cytostatycznego i działaniu antyproliferacyjnym na komórki nowotworowe, mającego w przyszłości potencjalne zastosowanie w terapii celowanej leczenia nowotworów.One of the biggest challenges in antitumor therapy is to deliver chemotherapeutic drug directly to the desired location, at the lowest dose possible and thus to increase the effectiveness of treatment and decrease strong adverse effects of chemotherapy. Advances in nanotechnology offer new approaches for targeted delivery of anticancer agents. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) have drawn great interest in recent years, however their therapeutic efficacy remains to be clarified. The main aim of this work was to design, synthesize and fully characterize (physicochemical and biological characterization, including in vitro and in vivo evaluation) SPIONs coated with biocompatible polymer, containing anticancer drug – doxorubicin. The results of performed studies showed creation of biocompatible and injectable nanosystem, with magnetic properties proper for their specific in vivo bioapplication, with high drug loading efficiency and antiproliferative effect on cancer cells, having a potential for its future bioapplication in antitumor targeted therapy

A study of magnetite nanoparticles in whole human blood by means of electron paramagnetic resonance

Pomiary pokrytych PEG (poli(glikol etylenowy) nanocząstek magnetytu o średnicy rdzenia 10 nm wykonano metodą spektroskopii elektronowego rezonansu paramagnetycznego w zakresie temperatur 135–235 K. Badano nanocząstki znajdujące się w roztworze wodnym oraz w pełnej krwi ludzkiej. Przed dodaniem nanocząstek do krwi, zidentyfikowano naturalnie występujące w niej centra paramagnetyczne. Widmo EPR nanocząstek magnetytu miało postać szerokiej linii, której parametry silnie zależały od temperatury. W przypadku obu ośrodków zaobserwowano wzrost wartości współczynnika g wraz z obniżaniem temperatury środowiska. W przypadku nanocząstek w wodzie, schładzanie próbki do coraz niższych temperatur powodowało poszerzenie linii EPR, natomiast dla nanocząstek we krwi efekt ten był obserwowalny jedynie w przedziale temperatur od 190 do 235 K. Wartości parametrów linii EPR różniły się dla nanocząstek znajdujących się w dwóch ośrodkach (krwi i wodzie), co może wskazywać na wpływ środowiska na wzajemne interakcje nanocząstek.The measurements of PEG-coated magnetite nanoparticles (PEG – polyethyleneglicol) with a core diameter of 10 nm, were done by means of Electron Paramagnetic Resonance spectroscopy at the temperature range 135–235 K. Nanoparticles were examined in aqueous solution and in whole human blood. Paramagnetic centers naturally occurring in the blood were identified prior to the addition of nanoparticles. The EPR spectrum of magnetite nanoparticles has a form of a broad line, which parameters strongly depend on temperature. The increase in g-factor value was observed in case of both media, when the measurement temperature was being decreased. Gradual cooling of the sample of nanoparticles in water resulted in the broadening of the EPR line, whereas for nanoparticles in the blood this effect was only observed in the temperature range 190 to 235 K. The values of EPR line parameters were different for nanoparticles in two mentioned media (water and blood), which may indicate the influence of the environment on the interactions between nanoparticles