رهایش آهسته داروی ضدسرطان کربوپلاتین از حامل گرافن اکسید کاهش‌یافته/نانوذره‌های آلبومین: بررسی رفتار و سازوکار رهایش در محیط اسیدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه بیومواد، پژوهشکده فناوری نانو و موادپیشرفته، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران

10.22036/cr.2020.224855.1118

چکیده

نانوتکنولوژی ابزاری جهت ارتقای عملکرد سیستم‌ها و سامانه‌ها در حوزه درمانی است. در این راستا، سامانه رهایش آهسته داروی ضدسرطان کربوپلاتین برپایه سیستم حامل اکسید گرافن کاهش‌یافته/نانوذرات آلبومین جهت مطالعه رفتار رهایش دارو از حامل، نوع مکانیزم رهایش دارو، نوع نفوذ و تعیین دیگر پارامترهای فارماکوسینتیکی انتخاب شد. در ابتدا، توزیع اندازه، قطر هیدرودینامیکی و مورفولوژی سیستم حامل اکسید گرافن کاهش‌یافته/نانوذرات آلبومین (به نسبت 1 به 5 وزنی) با روش پراکندگی دینامیکی نوری (DLS) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (FESEM) مطالعه شد. سپس، داروی کربوپلاتین بر روی حامل بارگذاری و درصد کپسوله شدن برابر 13/50 درصد و درصد بارگذاری 85/48 درصد محاسبه شد. رفتار رهایش دارو در محیط اسیدی که مشابه محیط بافت سرطانی شبیه سازی شد، طی 167 ساعت با طیف سنجی جذبی (UV-Vis) موردارزیابی قرار گرفت و نشان داده شد که رهایش آهسته دارو اتفاق افتاده است. با مطالعه مکانیزم رهایش درجه صفر، یک و کورسمایر-پپاس، نوع مکانیزم رهایش دارو از حامل اکسید گرافن کاهش‌یافته/نانوذرات آلبومین، کورسمایر-پپاس و نفوذ غیرفیکی بود. سایر پارامترهای سینتیکی از جمله ثابت سینتیکی رهایش دارو از حامل، سرعت اولیه رهایش دارو و غلظت ماکزیمم داروی رهایش یافته نیز محاسبه شد. امید است نتایج این تحقیق راهگشایی جهت طراحی حامل های پایه کربنی-پروتئینی برای درمان سرطان باشد.

چکیده تصویری

رهایش آهسته داروی ضدسرطان کربوپلاتین از حامل گرافن اکسید کاهش‌یافته/نانوذره‌های آلبومین: بررسی رفتار و سازوکار رهایش در محیط اسیدی

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Sustained release of carboplatin as an anticancer drug from nanocarrier of reduced graphene oxide/albumin nanoparticles: study of behaviour and release mechanism in acidic media

نویسندگان [English]

  • Jaber Khodadi
  • Maryam Saeidifar
Materials and Energy Research Center
چکیده [English]

Nanotechnology is a tool to the performance improvement of systems in the medical field. Based on this purpose, reduced graphene oxide nanoparticle/albumin nanoparticles as a drug carrier was chosen for sustained release of anticancer carboplatin. The release behavior, mechanism type of diffusion and other pharmacokinetic parameters were studied. Initially, The size distribution, hydrodynamic diameter and morphology of reduced graphene oxide nanoparticles / albumin nanoparticles (1 to 5 wt.%) were investigated by dynamic light scattering (DLS) and scanning electron microscopy (FESEM). Then, carboplatin was loaded on the carrier and the encapsulation percentage was 50.13% and the drug loading percentage was 48.85%. Drug release behavior in an acidic environment similar to cancer tissue was assessed for 167 h by UV-Vis spectroscopy and it was shown that drug was released slowly. The release mechanism studies were shown that release mechanism followed by Korsmeyer-Pepas and non-Fickian diffusion. Other kinetic parameters such as kinetic constant, rate of release and maximum concentration of released drug were also calculated. We hope that the results can be introducing carrier based on carbon-protein for cancer treatment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drug carrier
  • Composite reduced graphene oxide/albumin nanoparticles
  • Carboplatin
  • Release Mechanism
1)       J. Folkman, D.M. Long, J. Surg. Res. 4(3), 139 (1964).
2)       B.Wang, L. Hu, T.J. Siahaan, Drug delivery: principles and applications. John Wiley & Sons (2016).
3)       R. Langer, N.A. Peppas, Biomat. 2(4), 201 (1981).
4)       F. Rezaei, M. Saeidifar, M. Javaheri, P. Sangpour, Col. Surf. B. 171, 10 (2018).
5)       Z. Sheng, L. Song, J. Zheng, D. Hu, M. He, M. Zheng, G. Gao, P. Gong, P. Zhang, Y. Ma, L. Cai, Biomat. 34(21), 5236 (2013).
6)       K. Muthoosamy, R. G Bai, S. Manickam, Curr. Drug Del. 11(6), 701 (2014).
7)       C. McCallion, J. Burthem, K. Rees-Unwin, A. Golovanov, A. Pluen, Europ. J. Pharm. Biopharm. 104, 235 (2016).
8)       X. Sun, Z. Liu, K. Welsher, J.T. Robinson, A. Goodwin, S. Zaric, H. Dai, Nano Res. 1(3), 203 (2008).
9)       G.J. Quinlan, G.S. Martin, T.W. Evans, Hepatology, 41(6), 1211 (2005).
10)    G. Fanali, A. di Masi, V. Trezza, M. Marino, M. Fasano, P. Ascenzi, Mol. Aspect. Med. 33(3), 209 (2012).
11)    F. Kratz, J. control. Release. 132(3), 171 (2008).
12)    A.K. Iyer, G. Khaled, J. Fang, H. Maeda, Drug dis. Today, 11(17), 812 (2006).
13)    K. Greish, Cancer Nanotechnology: Methods and Protocols (2010).
14)    C. Heneweer, J.P. Holland, V. Divilov, S. Carlin, J.S. Lewis, J. Nuc. Med. 52(4), 625 (2011).
15)            M. Goudarzvand, Z. Ataie, Alborz Univers. Med. Sci. J. 7 (3), 220 (2018).
16)    N. Fattahian Kalhor, M. Saeidifar, H. Ramshini, A.A. Saboury, J. Biomol. Struct. Dyn. 1, in press (2019).
17)    K. Westesen, H. Bunjes, M.H.J. Koch, J. Control. Release. 48(2), 223 (1997).
18)    S. Dash, P.N. Murthy, L. Nath, P. Chowdhury, Acta Pol. Pharm. 67(3), 217 (2010).
19)    G.H. Son, B.-J. Lee, C.-W. Cho, J.Pharm. Invest. 47(4), 287 (2017).
20)    J.Y. Jun, H.H. Nguyen, H.S. Chun, B.-C. Kang, S. Ko, Food Chem. 127(4), 1892 (2011).
21)    M. Gaumet, A. Vargas, R. Gurny, F. Delie, Europ. J. Pharm. Biopharm. 69(1), 1 (2008).
22)    Hossein Ayazi, O. Akhavan, M. Raoufi, R. Varshochian, N.S. Hosseini Motlagh, F, Atyabi, Col. Surf. B. 186, 110712 (2020).
23)    A. Pourjavadi, S. Asgari, S.H. Hosseini, J. Drug Del. Sci. Tech. 56, 101542 (2020).
24)    G. Darabdhara, M.R. Das, S.P. Singh, A.K. Rengan, S. Szunerits, R. Boukherroub, Adv. Col. Inter. Sci. 271, 101991 (2019).
25)    T. Zhou, X. Zhou, D. Xing, Biomat. 35 (13), 4185 (2014).
26)    X. Yang, Y. Wang, X. Huang, Y. Ma, Y. Huang, R. Yang, H. Duan,Y. Chen, J. Mater. Chem. 21(10), 3448 (2011).
27)    https://sdbs.db.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/cre_index.cgi.
28)    F. Ahmed, M.J. Ali, A.K. Kondapi, Int. J. Biol. Macromol. 70, 572 (2014).
29)    M. Hassanzadeganroudsari, A. Heydarinasab, M. Soltani, P. Chen, A. Akbarzadehkhiyavi, J. Drug Del. Sci. Tech. 54, 101218 (2019).
30)    X. Zhu, Y. Peng, L. Qiu, Col. Surf. B. 157, 156 (2017).
31)    R.W. Korsmeyer, R. Gurny, E. Doelker, P. Buri, N.A. Peppas, Int. J.Pharm. 15(1), 25 (1983).
32)    Y. Fu, W.J. Kao, Expert. Opin. Drug Deliv. 7(4), 429 (2010).