بررسی تأثیرات سمیت سلولی نانونیوزوم حاوی کافئین بر سلول‌های سرطانی سینه انسانی MCF-7

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دکترای تخصصی علوم سلولی و مولکولی، گروه زیست‌شناسی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 دانشیار، متخصص پوست و مو، گروه پژوهشی لیزر پزشکی، مرکز تحقیقات لیزر در پزشکی، پژوهشکده یارا، جهاد دانشگاهی واحد علوم پزشکی تهران، ایران

3 کارشناسی ارشد علوم سلولی و مولکولی، گروه پژوهشی لیزر پزشکی، مرکز تحقیقات لیزر در پزشکی، پژوهشکده یارا، جهاد دانشگاهی واحد علوم پزشکی تهران، ایران

چکیده

زمینه و هدف: استفاده از ترکیبات نانو به‌طور فزاینده در حال رشد است. استفاده از ترکیبات نانو در فرایندهای پزشکی، کاربرد روزافزونی پیدا کرده است. یکی از جنبه‌های کاربردی فناوری نانو، استفاده از ترکیباتی نظیر هیدروژل­ها، نانولیپوزوم­ها، نیوزوم‌ها و غیره به‌عنوان یک سیستم تحویل دارو در درمان بیماری سرطان است .هدف از این مطالعه بررسی تأثیر ضدسرطانی نانوذرات نیوزومی حاوی دارو بر رده سلولی سرطانی سینه انسانی MCF-7 است.
مواد و روش‌ها: ﺑﺮای ﺗﻬﯿﻪ ﻧﯿﻮزوم­های کافئین از روش آب‌پوشانی لایه نازک اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪ. ﻣﻘﺎدﯾﺮ ﻣﺸﺨﺼﯽ از سورفکتانت، کافئین و ﮐﻠﺴﺘﺮول در اﺗـﺎﻧﻮل ﺣﻞ ﮔﺮدﯾﺪ و ﭘﺲ از ﺗﺒﺨﯿﺮ ﺑﺎ ﮐﻤﮏ روﺗـﺎری، در ﺑـﺎﻓﺮ فسفات حل گردید و سپس به کمک سونیکـاتور همگن‌سازی شد. قطر متوسط نیوزوم­های کافئین با دستگاه زتاسایزر اندازه­گیری شد. اثر سمیت سلولی با روش رنگ‌سنجی 3، 4، 5 دی‌متیل تیازول 2- ایل 2، 5 دی‌فنیل تترازولیوم ارزیابی شد.
یافته‌ها: تیمار سلول‌های سرطانی سینه انسانی با غلظت­های مختلف از داروی نانو شده و داروی آزاد نشان داد که نانودارو توانایی مهار تکثیر سلول‌های سرطانی را بیشتر از داروی آزاد دارد و غلظت 0/25 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر از داروی نانونیوزوم تأثیر بیشتری بر کاهش سلول‌های سرطانی داشته است.
نتیجه‌گیری: نانو‌ذرات وزیکولی، سیستم‌هایی پیچیده با امتیازات و عیوب منحصر‌به‌فرد هستند که آن‌ها را از سایر سیستم‌های کلوئیدی مجزا می‌کند. ترکیبات وزیکولی به‌عنوان اهداف جدید برای داروهای ضدسرطان در حال تولید می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study of Cytotoxic Effects of Caffeine- Loaded Niosomes on Human Breast Cancer Cells MCF-7

نویسندگان [English]

  • Nakisa Zarrabi Ahrabi 1
  • Seyed Mehdi Tabaie 2
  • MARYAM JAHANSHIRI 3
1 Assistant Professor, Cellular and molecular sciences, Department of Biology, Central Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Dermatologist, Department of Medical Laser, Medical Laser Research Center, Yara Institute, ACECR, Tehran, Iran
3 M.Sc, Cellular and molecular sciences, Department of Medical Laser, Medical Laser Research Center, Yara Institute, ACECR, Tehran, Iran
چکیده [English]

Introduction: The use of nanoparticles in biomedical research have been increasingly developed in recent years. One of the applications of nanotechnology is the use of compounds such as hydrogels, micelles, nanoliposomes, nanofibers and niosomes as a delivery system to treat cancer. The aim of this study was to evaluate the ant antitumor effect of the caffeine-loaded niosomes on MCF-7 human breast cancer cell line.
Materials and Methods: The thin film hydrate on method was used to prepare caffeine-loaded niosomes. Certain amounts of surfactant, caffeine and cholesterol were dissolved in ethanol. Rotary evaporation was used to remove solvent from reaction mixture. Sample was dissolved in the phosphate buffer and homogenized with sonicator. The average diameters of caffeine-loaded niosomes were measured using a Zetasizer Nano system.  Finally, the cytotoxicity effect was evaluated by MTT assay.
Results: The treatment of breast cancer cells with different concentrations of nano-sized drug and free drug showed that the nanoparticles had the ability to inhibit the MCF7 proliferation more than free drug. 0.25 mg/ml of niosomal drug had a greater effect on reducing of cancer cells viability.
Conclusion: Vesicular nanoparticles are complex systems with some advantages and disadvantages which sets these delivery systems apart from other colloid system. Vesicular nanoparticle is being developed as new drug delivery system for cancer treatment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • "niosomes"
  • " cytotoxic"
  • " MTT"
  • " caffeine
  • " "Breast Cancer Cell Line MCF7"
  1. Gaurav TiwariRuchi TiwariBirendra Sriwastawa,1 L Bhati,2 S PandeyP Pandey, and Saurabh K Bannerjee, Drug delivery systems: An updated review , Int J Pharm Investig. 2012; 2(1): 2–11.
  2. Couvreur, Nanoparticles in drug delivery: Past, present and future, Advanced Drug Delivery Reviews, 2013; 65, 21-23
  3. Fakruddin M, Hossain Z, Afroz H. Prospects and Applications of Nanobiotechnology: A Medical Perspective. J Nanobiotechnol 2016; 10(1): 1-8.
  4. Misra R, Acharya S, Sahoo SK. Cancer Nanotechnology: Application of Nanotechnology in Cancer Therapy. Drug Discovery Today 2018; 15(19-20): 842-50.
  5. Goddard III WA, Brenner DW, Lyshevski SE, Iafrate GJ. Handbook of nanoscience engineering, and technology. USA: CRC Press; third edition, 2012: 22-47.
  6. Kumari , Ghosh , Biswas , Nanocarriers for cancer-targeted drug delivery, J Drug Target. 2016: 24(3):179-91.
  7. Yi-Feng Wang, Lu Liu, Xue Xue, and Xing-Jie Liang, Nanoparticle-based drug delivery systems: What can they really do in vivo?  F1000Res. 2017: 6: 681.
  8. Zdrojewicz Z, Waracki M, Bugaj B, Pypno D, Cabała K, Medical applications of nanotechnology, 2015;69:1196-204.
  9. Moghassemi S, Hadjizadeh A. Nano-Niosomes as Nanoscale Drug Delivery Systems: An Illustrated Review. Journal of  Controlled Release 2014; 185: 22-36.
  10. Pawar SD, Pawar Rg, kodag PP, Waghmare AS, GadhaveMV, Jadha Vslandgaikwad DD: Niosome: An Unique Drug Delivery System, IJBPAS, 2012: 1(3): 406-416
  11. Moghassemi S, Hadjizadeh A, Nano-niosomes as nanoscale drug delivery systems: an illustrated review, J Control Release, 2014;185:22-36
  12. Gaurav Tiwari, Ruchi Tiwari, Birendra Sriwastawa, L Bhati, S Pandey, P Pandey, and Saurabh K Bannerjee, Drug delivery systems: An updated review, Int J Pharm Investig. 2012; 2(1): 2–11.
  13. Nasir A, Harikumar S, Amanpreet K. Niosomes: An Excellent Tool for Drug Delivery. IJRPC 2017; 2(2): 479-87.
  14. Seleci DA, Seleci M, Walter J-G, Stahl F, Scheper T. Niosomes as Nanoparticular Drug Carriers: Fundamentals and Recent Applications. Journal of Nanomaterials 2016; 2016: 2-13.
  15. Parthasarathi G, Udupa N, Umadevi P, Pillai G. Niosome Encapsulated of Vincristine Sulfate: Improved Anticancer Activity with Reduced Toxicity in Mice. Journal of Drug Targeting 1994; 2(2): 173-82.
  16. Hanyang LiuYan Zhou,  Liming Tang , Caffeine induces sustained apoptosis of human gastric cancer cells by activating the caspase-9/caspase-3 signalling pathway, Mol Med Rep. 2017: 16(3): 2445–2454
  17. Mohammadrezaei FM1, Movaghar AF2, Gharghabi M The Effect of Caffeine and chk2 Inhibitor on Doxorubicin-Induced Cellular Senescence in MCF-7 Cells. Drug Res (Stuttg). 2016;66(9):450-454
  18. Paolino D, Cosco D, Muzzalupo R, Trapasso E, Picci N, Fresta M. Innovative Bola-Surfactant Niosomes as Topical Delivery Systems of 5-Fluorouracil for the Treatment of Skin Cancer. Int J Pharm 2014; 353(1-2): 233-42.
  19. Asgharkhani E, Azarbayjani AF, Irani S, Chiani M, Saffari Z, Norouzian D, et al. Artemisinin-Loaded Niosome and Pegylated Niosome: Physico-Chemical Characterization and Effects on MCF-7 Cell Proliferation. J Pharm Investig 2018; 48: 251-6.
  20. Askari M, Nikoonahad Lotfabadi N. Evaluation of Niosomal Nano-Carriers Capabilities on Toxicity Preservation and Delivery of Pomegranate Peel Extract in Cell Culture Conditions (MCF-7 Cell Line of Breast Cancer). DMed 2018; 26(5): 9-20. [Persian]
  21. Nikoonahad Lotfabadi N, Mohseni Kouchesfehani H, Sheikhha MH, Kalantar SM. Evaluation and Comparison of Physicochemical Properties, Cytotoxicity and the Ability of Mirna Loading of Different Cationic Liposomes for Gene Therapy Application. JSSU 2017; 25(6): 444-56. [Persian]
  22. Karim Masud Kazi, Asim Sattwa Mandal, Nikhil Biswas, Arijit Guha, Sugata Chatterjee, Mamata Behera, and Ketousetuo Kuotsu , Niosome: A future of targeted drug delivery systems, J Adv Pharm Technol Res. 2010; 1(4): 374–380.
  23. Maryam Khatoon, Kifayat Ullah Shah, Fakhar Ud Din, Shefaat Ullah Shah, Asim Ur Rehman, Naz Dilawar & Ahmad Nawaz Khan, Proniosomes derived niosomes: recent advancements in drug delivery and targeting, J Adv Pharm Technol Res. 2010; 1(4): 374–380.
  24. Byung-Kwan Lim, Elyse C, Tighe, Seong Deok Kong, The use of magnetic targeting for drug delivery into cardiac myocytes, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2019, 21-25
  25. Nikoonahad Lotfabadi N, Mohseni Kouchesfehani H, Sheikhha MH, Kalantar SM. MiRNA-101 transfection and its effect on the cytotoxicity induction and expression of ubiquitin ligase HECTH9 in acute myeloid leukemia cells(AML). SSU_Journals. 2018; 26(1):64-76.
  26. Piazzini V, Landucci E, Graverini G, Stealth and Cationic Nanoliposomes as Drug Delivery Systems to Increase Andrographolide BBB Permeability, Pharmaceutics, 2018: 13;10(3)
  27. Banik BLFattahi PBrown JL, Polymeric nanoparticles: the future of nanomedicine, Wiley Interdiscip Rev Nanomed Nanobiotechnol. 2016:8(2):271-99
  28. Jinjin Shi, Yu Su, Wei Liu, Junbiao Chang, A nanoliposome-based photoactivable drug delivery system for enhanced cancer therapy and overcoming treatment resistance, Int J Nanomedicine. 2017: 12: 8257–8275.
  29. Santosh Kumar Singh, Shriti Singh, James W Lillard, Jr, Drug delivery approaches for breast cancer, Int J Nanomedicine. 2017: 12: 6205–6218.
  30. Hanyang LiuYan Zhou, and Liming Tang, Caffeine induces sustained apoptosis of human gastric cancer cells by activating the caspase-9/caspase-3 signalling pathway, Mol Med Rep. 2017; 16(3): 2445–2454.
  31. Zhang ZWXiao JLuo WWang BHChen JM, Caffeine Suppresses Apoptosis of Bladder Cancer RT4 Cells in Response to Ionizing Radiation by Inhibiting Ataxia Telangiectasia Mutated-Chk2-p53 Axis, Chin Med J (Engl). 2015; 128(21):2938-45.
  32. Rachel L. Poole, Michael G, Tordoff, the Taste of Caffeine, J Caffeine Res , 2017; 7(2): 39–52.
  33. Parthasarathi G, Udupa N, Umadevi P, Pillai G. Niosome Encapsulated of Vincristine Sulfate: Improved Anticancer Activity with Reduced Toxicity in Mice. Journal of Drug Targeting 1994; 2(2): 173-82.