Фотосенсибілізовані модифіковані багатостінні вуглецеві нанотрубки як протипухлинні агенти

Застосування нетоксичних модифікованих карбоксильними групами багатостінних вуглецевих нанотрубок, опромінених у ближній ІЧ-ділянці світла, як протипухлинних агентів. (19) (21) a200913924 (22) 30.12.2009 (24) 27.12.2010 (46) 27.12.2010, Бюл.№ 24, 2010 р. (72) ПРИЛУЦЬКА СВІТЛАНА ВОЛОДИМИРІВНА, БУРЛАКА АНАТОЛІЙ ПАВЛОВИЧ, ЛУКІН СЕРГІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, ПРИЛУЦЬКИЙ ЮРІЙ ІВАНОВИЧ, МАТИШЕВСЬКА ОЛЬГА ПАВЛІВНА (73) КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА 3 ми упродовж 3-4 місяців при зберіганні в інтервалі температур (4 - 40) С. Для підбору умов фотозбудження були проаналізовані спектри поглинання БВНТ за їх різних концентрацій у водній суспензії. З Фіг.1 видно, що в ІЧ-ділянці спектра присутні інтенсивні смуги з максимумом поглинання при 985нм. Для перевірки здатності БВНТ, опромінених в діапазоні 780 - 1400нм, продукувати АФК були використані метод ЕПР та технологія спінових уловлювачів, які проявляють високу спорідненість до супероксидного радикал-аніону [3]. З результатів представлених на Фіг.2, а видно, що за присутності у водній суспензії неопромінених БВНТ спостерігали незначні зміни у спектрі ЕПР спінового уловлювача, що вказує на незначне накопичення супероксидного радикал-аніону в середовищі. На нашу думку, цей ефект є результатом присутності невеликої кількості металукаталізатора ферроцину ([Fe(C5H5)2] менше 1ваг.%) всередині ВНТ, який у своєму складі містить залізо. Відомо, що залізо в результаті окиснення може виступати донором електронів для молекул кисню, що і призводить до утворення супероксидного радикал-аніону. З Фіг.2, б, в видно, що після 30 с опромінення БВНТ ближнім 14-світлом інтенсивність сигналів ЕПР зростає з часом, що свідчить про збільшення концентрації АФК у суспензії. На нашу думку, ці ефекти пов'язані з локальним нагріванням БВНТ внаслідок інтенсивного поглинання світла і наступним випромінюванням тепла в оточуюче середовище. Проведені теоретичні розрахунки показують, що розсіювання світла досліджуваними БВНТ у досліджуваному діапазоні випромінювання (7801400)нм не перевищує 4%. Отже, можна припустити, що якщо за відсутності БВНТ не можна активувати АФК падаючим випромінюванням, тоді цього не можливо досягнути також шляхом розсіяного поля. Як наслідок, локальне нагрівання досліджених зразків БВНТ може бути однією з причин утворення АФК в системі. Згідно отриманих результатів, представлених на Фіг.3, встановлено, що БВНТ генерують АФК зі сталою швидкістю 9,7 0,3нмоль/(мгхв), незалежно від їх концентрації у воді. Крім того, БВНТ за концентрації 0,1мг/мл (Фіг.3, крива 1), 0,05мг/мл (Фіг.3, крива 2) і 0,01мг/мл (Фіг.3, крива 3) генерували АФК протягом 47, 26 і 21хв, відповідно, після їх опромінення ІЧ-світлом. Після цього криві 1, 2 і 3 досягли насичення і залишалися незмінними протягом доби. Ці ефекти, на нашу думку, залежать від структурного стану БВНТ у водних суспензіях, тобто від їх здатності агрегувати зі зростанням концентрації БВНТ у воді. Згідно отримних експериментальних результатів можна припустити, що за низьких концентрацій (0,01мг/мл) БВНТ знаходяться у суспензії як поодинокі структури. При підвищенні концентрації до 0,05мг/мл між гідрофобними структурами БВНТ виникають адсорбційні взаємодії, що призводить до утворення агрегатів. При подальшому підвищенні концентрації БВНТ (0,1мг/мл) у суспензії можуть утворюватись кластери більших розмірів. Збільшення розміру/маси 92992 4 БВНТ призводить до зростання інтенсивності поглинання ними ІЧ-світла у досліджуваному діапазоні і, відповідно, до збільшення їх локального нагрівання, що спричиняє зростання тривалості випромінювання тепла в оточуюче середовище і генерування АФК. Отже, БВНТ є перспективними наноматеріалами для використання у клінічній практиці з метою регулювання патологічних станів, викликаних порушенням механізмів регуляції метаболізму АФК, а також для фотодинамічної терапії злоякісних пухлин. Однак, ефективність генерування АФК фотозбудженими БВНТ у водній суспензії та біологічному середовищі може бути різною, тому наступним завданням було дослідити генерування АФК БВНТ у системі in vitro. З використанням методу ЕПР та техніки спінових уловлювачів, які проявляють високу спорідненість до супероксидного радикал-аніону, було оцінено вміст АФК у суспензіях трансформованих клітин (клітини асцитної карциноми Ерліха (АКЕ) або лейкозу (L1210)). Встановлено, що у суспензії клітин АКЕ швидкість утворення АФК була вищою і становила 1,2 0,1нмоль/хв 106 клітин, порівняно із суспензією клітин L1210, де швидкість утворення АФК дорівнювала 0,9 0,1нмоль/хв 106 клітин. Оскільки швидкість генерування АФК БВНТ після опромінення не залежить від їх концентрації у водному середовищі, тоді у подальших дослідженнях генерації АФК були використані БВНТ у концентрації 0,1мг/мл, за якої вони не виявляють значного токсичного ефекту [4]. Внесення БВНТ до клітинних суспензій без дії опромінення не впливало на продукцію АФК, що і було використано як контроль (Фіг.4, А). Однак після 30с опромінення ближнім ІЧ-світлом клітинних суспензій АКЕ і L1210 у присутності БВНТ спостерігалось зростання швидкості генерування супероксидних радикаланіонів, яка становила 5,4 0,4нмоль/хв 106 клітин у суспензії АКЕ та 4,8 0,6нмоль/хв 106 клітин у суспензії L1210 (Фіг.4, Б). Отже, виходячи з отриманих результатів досліджень встановлено, що швидкість генерування АФК у суспензіях трансформованих клітин за присутності 0,1мг/мл БВНТ після їх ІЧ-опромінення зростала у 4,5 рази у присутності клітин АКЕ та в 5,3 рази у присутності клітин L1210 відносно контролю. Ці результати відкривають перспективу використання ВНТ для знищення злоякісних пухлин. Приклад: Водну суспензію нетоксичних модифікованих карбоксильними групами БВНТ в об'ємі 200мкл за концентрації 0,1мг/мл опромінювали в діапазоні довжин хвиль (0,78-1,4) мкм інтенсивністю 3,5Вт/см2 протягом 30с і ех tempore аналізували швидкість генерування супероксидних аніонрадикалів з використанням радіоспектрометра ЕПР РЕ-1307 (Росія) і спінового уловлювача 1гідрокси-2,2,6,6-тетраметил-4-оксипіпередину [3]. Швидкість генерування супероксидних аніонрадикалів фотозбудженими БВНТ склала (9,7 0,3)нМ/мг хв-1. Водну суспензію нетоксичних модифікованих карбоксильними групами БВНТ в об'ємі 1мл вводили внутрішньочеревно мишам самцям гібридам 5 BDFi з перещепленими пухлинами (лейкемія Р388) в дозі 50мг/м2 і ex tempore піддавали їх локальному опроміненню в діапазоні довжин хвиль (0,78-1,4)мкм інтенсивністю 3,5Вт/см протягом 30с Введення препаратів починали на 2-й день після перещеплення. Проводили 5-ти денний курс. У кінці курсового застосування БВНТ проводили аналіз протипухлинної активності. У результаті отримали 72% вилікуваних тварин. 1. Прилуцька С.В., Ременяк О.В., Гончаренко Ю.В., Прилуцький Ю.І. Вуглецеві нанотрубки як новий клас матеріалів для біонанотехнології II Біотехнологія. - 2009. - Т. 2, N 2. - С 55-66. 92992 6 2. Ch. Lee, H. Kim, Y. Cho, W. I. Lee. The properties of porous silicon as a therapeutic agent via the new photodynamic therapy // J. Mat. Chem. 2007. -Vol. 17.-P. 2648-2653. 3. Бурлака А.П., Сидорик Є.П. Радикальні форми кисню та оксиду азоту при пухлинному процесі. - Київ, Наук. Думка. - 2006. - 228 с. 4. Prylutska S.V., Grynyuk I.I., Matyshevska О.Р., Yashchuk V.M., Prylutskyy Yu.L, Ritter U., Scharff P. Estimation of multi-walled carbon nanotubes toxicity in vitro. II Physica E. - 2008. - Vol. 40, N 7. - P. 25652569. 7 92992 8 9 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 92992 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601