Eine neuartige wasserlösliche C60-Fulleren-basierte Nano-Plattform erhöht die Effizienz der Krebschemotherapie

Nichtkovalente wasserlösliche Nanokomplexe aus C60 -Fullerene (C60) mit chemotherapeutischen Medikamenten (Doxorubicin (Dox), Cisplatin (Cis) und pflanzlichem Alkaloid Berberin (Ber)) wurden erstellt. Ihre anticancerogene Wirkung auf verschiedene Tumorzellen wurde in vitro, speziell ihre biologische Synergie, im Vergleich zur Wirkung dieser Medikamente in der nicht-immobilisierten Form, untersucht. Verschiedene theoretische und experimentelle (SEM- und AFM-Mikroskopie, UV-Vis, DLS, NMR und SANS Spektroskopie, ITC Kalorimetrie) Methoden wurden angewendet, um Einblicke in die Natur der Nanokomplexe mit Medikamentenmolekülen zu erhalten, sowie in die physikalischen Kräfte, die die Stabilisierung dieser Komplexe ermöglichen. Physikochemische Mechanismen wurden für die Wechselwirkung von Medikamenten mit C60 vorgeschlagen. Eine Verstärkung der toxischen Wirkung der erstellten wasserlöslichen C60-Medikament-Nanokomplexe auf Krebszellen, im Vergleich zur Wirkung des freien Medikaments, wurde festgestellt. Insbesondere zeigten die C60-Dox-Nanokomplexe ein ~3,5 höheres zytotoxisches Potenzial in den Leukämiezelllinien (CCRF-CEM, Jurkat, THP1 und Molt-16) im Vergleich zu freiem Dox im Nanometerbereich der Konzentrationen. Außerdem verdoppelte C60 den intrazellulären Level des aufgenommenen Dox, was ebenfalls seine Funktion als Nanoträger belegt. Der toxische Effekt des C60-Cis-Nanokomplexes auf Lewis-Lungenkarzinom (LLC) Zellen war höher mit IC50 Werten 3,3 und 4,5-mal bei 48 h und 72 h, jeweils im Vergleich zur IC50 des freien Medikaments. 12,5 μМ Cis hatte keinen Effekt auf die Lebensfähigkeit der LLC-Zellen. Der C60-Cis-Nanokomplex in Cis-äquivalenter Konzentration verringerte die Lebensfähigkeit der Tumorzellen erheblich, beeinträchtigte ihre Form und Adhäsion, hemmte die Migration und führte zu ihrer Anhäufung in der pro-apoptotischen Sub-G1-Phase des Zellzyklus. Eine Induktion von Apoptose durch den C60-Cis-Nanokomplex wurde durch die Aktivierung von Caspase 3/7 und Externalisierung von Phosphatidylserin auf der äußeren Membran der LLC-Zellen nach ihrer Doppelfärbung mit Annexin V-FITC/PI bestätigt. Die Komplexierung mit C60 förderte die intrazelluläre Aufnahme von Ber. Eine Erhöhung der C60-Konzentration in den C60-Ber-Nanokomplexen ging einher mit einer Steigerung ihres antiproliferativen Potenzials gegenüber CCRF-CEM-Zellen in der Reihenfolge: freies Ber ˂ 1:2 ˂ 1:1 ˂ 2:1. Diese Ergebnisse deuten auf ein universelles Potenzial von wasserlöslichem reinem C60 als einzigartige Nano-Plattform für die Lieferung von chemotherapeutischen Medikamenten in zytotoxischer Wirkung dieser Medikamente hin.