nanoparticulas de oro

5/20/2018 Nanoparticulas de Oro

1/22

Nanoparticulas de oro estabilizadas con Goma de xantano: caracterizacin,

biocompatibilidad, estabilidad y citotoxicidad.

Autores:

Deep Poojaa, Sravani Panyarama, Hitesh Kulhari A,b,

Shyam S. Rachamallac, Ramakrishna Sistlaa,

Resumen

La goma de xantano (XG) se ha utilizado ampliamente en las industrias farmacuticas y de

cosmticos. En el presente estudio, hemos explorado el potencial de XG en la sntesis de

nanopartculas de oro. XG fueron utilizadas tanto como agente reductor como estabilizante. Se

determin el efecto de las diferentes variables de la formulacin y del proceso, tales como

temperatura, tiempo de reaccin, concentracin de la goma, volumen de la goma y concentracin

de oro, en la preparacin GNP. XGNP rojos se obtuvieron con 5 ml de solucin acuosa XG (1,5 mg

/ ml). La temperatura ptima fue de 80 C, mientras que el tiempo de reaccin era 3 h. Las

nanopartculas optimizadas tambin fueron investigadas como portadoras de medicamentos parael clorhidrato de doxorrubicina. Nanopartculas de oro cargadas con DOX (DXGP) se

caracterizaron por dispersin dinmica de luz (DDL), TEM, FTIR y anlisis DSC. La nanopartcula

sintetizada mostr un tamao medio de partcula de 15-20 nm y el potencial zeta -29,1 mV. La

estabilidad coloidal de DXGP se estudi bajo diferentes condiciones de pH, electrolitos y suero. Se

encontraron que las nanopartculas para ser estables deben estar en el rango de pH entre 5-9 y la

concentracin de NaCl hasta 0,5 M. En el suero, las nanopartculas mostraron una estabilidad

significativa hasta 24 h. Durante los estudios de toxicidad, las nanopartculas se encontraron

biocompatibles y no txicas. En comparacin con las de libre de DOX, DXGP mostro 3 veces ms

citotoxicidad en clulas A549. En conclusin, este estudio proporciona una idea de sintetizar GNP

sin necesidad de utilizar productos qumicos agresivos.

Palabras clave


2/22

La goma de xantano; Las nanopartculas de oro; Agente reductor, doxorrubicina, citotoxicidad,

Estabilidad.

1. Introduccin

La goma de xantano (XG) es un tensioactivo aninico, de alto peso molecular, exopolisacrido (los

exopolisacridos son como polmeros cuyos constituyentes -monmeros- son monosacridos, los

cuales se unen repetitivamente mediante enlaces glucosdicos) producido por fermentacin

aerbica de los azcares debido a Xanthomonas campestris (XC es una especie microbiolgica de

bacterias que causa una variedad de fitopatologas). Su cadena bsica consiste en una {-(1 4)

columna vertebral de glucosa unida con la sustitucin de unas cadenas laterales cargadas de

trisacridos [-(1 3) -manosa-- (1 2)-cido glucurnico- - (1 4)-manosa] en residuos de

glucosa alterna (Jian, Zhu, Zhang, Sun, y Jiang, 2012). Es no txico, hidrfilo y biopolmero

biodegradable. XG se utiliza en los alimentos, industrias cosmticas y farmacuticas. Las

aplicaciones industriales de XG se basan en sus propiedades reolgicas excepcionales. XG es

soluble en agua, tanto fra y caliente, hidrata rpidamente y produce alta viscosidad a bajaconcentracin (Sereno et al., 2007 y Sharma et al., 2006). En las industrias farmacuticas, XG ha

sido reportado para la formulacin de ambas formas de dosificacin tales como slidas y lquidas.

En la formulacin de dosificacin slida, se utiliza como agente de liberacin (Jian et al., 2012,

Phaechamud y Ritthidej, 2007, Santos et al., 2005 y Sinha et al., 2004) mientras que en las

formulaciones lquidas, se utiliza como agente espesador, agente de suspensin y estabilizador de

emulsin (Desplanques, Renou, Grisel, y Malhiac, 2012).

Recientemente, XG tambin se ha utilizado en la preparacin y la estabilizacin de hierro y

nanopartculas paladio (Comba et al., 2011, Fan et al., 2013, Vecchia et al., 2009 y Xue y Sethi,

2012). Las nanopartculas son estructuras slidas con un tamao inferior a 200 nm y se han

encontrado sus aplicaciones en la deteccin, tratamiento de imgenes y en la administracin de

frmacos y genes. Las nanopartculas de oro (GNP) son una de las nanopartculas ms

comnmente exploradas y utilizadas en la administracin de frmacos a causa de su tamao

controlado, adems que mejora la eficacia y la ejecucin selectiva (Almeida et al., 2013 y

Pissuwan et al., 2011). Como portador de frmacos(drogas), GNP ha sido utilizado para la entrega

de ambos frmacos hidrfilos e hidrfobos ( Aryal et al., 2009 , Chen et al., 2007 , Gibson et al.,

2007 , Oliveira et al., 2013 y Prabaharan et al ., 2009 ). Pero, la sntesis convencional del GNP

implica el uso de productos qumicos como el borohidrato de sodio, citrato trisdico etc. como

agente reductor (Burygin et al., 2009, Duncan et al., 2010, Jung et al., 2013, Khan et al. 2013 y

Saha et al., 2007). Estos GNP se han encontrado muy inestables y forman agregados con un ligero

cambio en pH y la concentracin del electrolito (Mirza y Shamshad, 2011 y Rouhana et al., 2007).

GNP se prepararon con goma gellan (goma vegetal en forma de polisacrido soluble en agua)

mostr la estabilidad entre un pH 4-8 y la adicin de NaCl hasta 0,1 M ( Dhar, Reddy, Shiras,

Pokharkar, y Prasad, 2008 ). Las gomas naturales pueden estabilizarse con nanopartculas

inorgnicas por dos mecanismos: en primer lugar, mediante la adsorcin a la superficie de las

nanopartculas que crea repulsin estrica entre las partculas. En el segundo mecanismo, se

aumenta la viscosidad de la suspensin de nanopartculas, y por lo tanto se reduce la velocidad de

los procesos de agregacin (Comba y Sethi, 2009, Tiraferri et al., 2008 y Xue y Sethi, 2012). El


3/22

objetivo de esta investigacin fue sintetizar nanopartculas de oro XG como agente reductor siendo

favorables con el medio ambiente. La preparacin de nanopartculas se ha optimizado para la

concentracin de la goma y el volumen, la concentracin de oro, temperatura y tiempo de reaccin.

Las Gomas estabilizadas GNP fueron estudiadas por su utilidad como vehculo de administracin

de frmacos usando clorhidrato de doxorrubicina como frmaco modelo. Clorhidrato de

doxorrubicina es de naturaleza hidrfila y se ha utilizado clnicamente para el tratamiento de varios

tipos de cncer, tumores malignos hematolgicos, sarcomas de tejidos blandos y tumores slidos

(Carvalho et al., 2009 y Laginha et al., 2005). Dos limitaciones del DOX (es una forma de

administracin de doxorrubicina encapsulada en liposomas) son citotoxicidad no especfica y la

resistencia a mltiples frmacos. La multirresistencia a frmacos por DOX se debe al flujo de salida

de glicoprotenas P (Esta protena parece ser la responsable de una disminucin en los niveles de

frmaco en el interior de las clulas; porque est directamente implicada en la permeabilidad

celular). La doxorrubicina es sustrato de la P-glicoprotenas que integra el DOX y disminuye el nivel

intracelular de los frmacos. DOX cargado en GNP ha demostrado superar tanto los problemas de

toxicidad no especfica y la resistencia a los medicamentos ( Gu Cheng, Man, Wong, y Cheng,

2012 ). Las nanopartculas preparadas tambin se investigaron para el estudio de

biocompatibilidad, estabilidad y citotoxicidad en clulas de cncer de pulmn.

2. Materiales y mtodos

2.1. Materiales

La goma xantano y cido tetraclorourico (HAuCl 4) fueron adquiridos de Sigma-Aldrich (St. Louis,

MO, EE.UU.). Clorhidrato de doxorrubicina fue recibido como muestra de regalo de TherDose

Pharma Pvt. Ltd. (Hyderabad, India). El producto qumico utilizado para la preparacin deamortiguamiento fue de grado analtico y se adquirieron de sd Fine-Chem Ltd. (Hyderabad,

India). MTT (3 - (4,5-dimethylthazol-2-il) -2,5-difenil bromuro de tetrazolio, (DMEM), la tripsina

EDTA, suero bovino fetal (FBS) y solucin de antibiticos (10000 U / ml penicilina, 10 mg / ml de

estreptomicina) fueron adquiridos de Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EE.UU.). y plstico de cultivo

de clulas se obtuvieron a partir Tarsons Products Pvt. Ltd. (Calcuta, India). Todas las

formulaciones se prepararon en agua MilliQ(agua ultra pura).

2.2. Preparacin de solucin de goma

La solucin madre de goma se prepar disolviendo 500 mg de la goma en agua 100 ml y se agit

durante la noche a temperatura ambiente. La solucin se centrifug para eliminar los materialesinsolubles y el sobrenadante (lo que no solubiliza) se liofiliz (Desecar mediante el vaco productos

o elementos orgnicos a fin de conservarlos). El polvo seco liofilizado se disolvi en agua para

obtener la concentracin de goma de xantano deseada.

2.3. Sntesis de nanopartculas de oro

Las nanopartculas de oro se prepararon mediante la reduccin de la solucin acuosa de HAuCl 4

por calentamiento a 80 C en presencia de solucin XG (1,5 mg / ml). El cambio de color se


4/22

obtuvo a partir de un principio estar incoloro a prpura a Rubey-rojo despus de 2 h. La solucin

coloidal se enfri a temperatura ambiente y se almacen en frascos de color mbar a 4 C. La

formulacin de nanopartculas mostr los mximos de absorcin a 525 nm.

2.4. Optimizacin de variables de formulacin y proceso

El efecto de la formulacin y de proceso variables tales como la concentracin de goma, la

concentracin de oro, la relacin de volumen de la goma y oro, tiempo de reaccin y la temperatura

se estudiaron cambiando un parmetro a la vez y de mantenimiento los otros constante.

2.5. Caracterizaciones de goma xantano estabilizadoras de nanopartculas de oro (XGNP)

2.5.1. Dimetro hidrodinmico y la polidispersidad

El dimetro hidrodinmico y el ndice de polidispersidad de las GNP se determinaron mediante

dispersin de luz dinmica (DDL) utilizando Zetasizer Nano-ZS (Malvern instrumento Ltd., Malvern,

Reino Unido). Antes de la medicin, las muestras se diluyeron apropiadamente para obtener rango

de partculas entre 100 y 300 kcps y el instrumento se estableci a 25 C con un ngulo de

retrodispersin de 173 .

2.5.2. Microscopa electrnica de transmisin (TEM)

Una gota de muestra se coloc en rejilla de cobre recubierta de carbono, se sec al aire a

temperatura ambiente y se tieron con 2% de acetato de uranilo. La medida del tamao de las

nanopartculas se realiz mediante microscopio electrnico de transmisin (Hitachi, H-7500) y el

promedio de tamao de 10 nanopartculas se consider como el tamao de la muestra.

2.5.3. Carga superficial

Las propiedades electrocinticas de la GNP se determinaron midiendo el potencial zeta usando

Zetasizer Nano-ZS. Las muestras se diluyeron 10 veces con agua MilliQ antes de la medicin.

2.5.4. Transformada de Fourier anlisis infrarrojo

Una cantidad de 2 mg de muestra se mezcl con 100 mg de bromuro de potasio y se comprime

para formar un sedimento (aglomerado). El granulo se coloc en el soporte de la pastilla y analizan

en busca de la medicin del % de transmitancia en el intervalo de nmero de onda de 4000-450

cm

-1

utilizando FTIR espectrofotmetro (Perkin Elmer, EE.UU.). La requisicin de los espectros sellev a cabo usando el software de Spectrum One (Perkin Elmer, EE.UU.).

2.6. Nanoparticulas cargadas con doxorrubicina.

Nanopartculas de oro se dispersaron en solucin salina tamponada con fosfato y se incubaron con

1 mg de solucin de DOX (1 mg / ml) a temperatura ambiente durante la noche. La dispersin de

nanopartculas se centrifug a 15.000 rpm durante 30 min. DOX de carga se determin midiendo el


5/22

contenido frmaco libre en el sobrenadante. Porcentaje de carga de frmaco se calcul de la

siguiente manera:

Considerando DS

es la cantidad de DOX presente en el sobrenadante, DT

es la cantidad total de

DOX carga inicialmente.

2.7. Estudios in vitro de los frmacos (droga).

Los estudios de frmaco in vitro se llevaron a cabo utilizando el mtodo de dilisis. En un tubo de

dilisis, las nanopartculas equivalentes a 1 mg de DOX se dispersaron en 1 ml de agua destilada y

se colocaron en 100 ml de medio (solucin salina tampn de fosfato de pH 7,4 y tampn de acetato

sdico pH 4,5) a 37 C en la oscuridad. Tres mililitros de la muestra fueron retirados en diferentes

intervalos de tiempo de hasta 12 horas y se reemplaz con el mismo volumen de medio fresco. Las

muestras fueron analizadas para saber su contenido drogas utilizando Espectrofotmetro UV / VIS

(Perkin Elmer Lambda 25, EE.UU.) a 480 nm.

2.8. Los estudios de toxicidad hemolticas

La biocompatibilidad de nanopartculas de oro preparadas se determin estimando el % hemlisis,

causado por las nanopartculas. El procedimiento de ensayo informado por Kumar, Paul, y Sharma,

2011, se utiliz con una ligera modificacin (Kumar et al., 2011). Nanopartculas de oro blanco se

dispersaron en solucin salina fisiolgica normal (0,9%, w / v de NaCl). Concentraciones variables

(50-200 mg / ml) de la dispersin se aadieron a las clulas rojas de la sangre de suspensin (2%,

v / v), se mezclaron bien y se incubaron a 37 C. Despus de 1 h, las muestras se centrifugaron a

3000 rpm durante 5 min y la absorbancia de sobrenadante se midi a 540 nm

espectrofotomtricamente. La absorbancia sobrenadante de la suspensin de RBC tratados con

agua destilada y solucin salina normal se toma como estndar y control, respectivamente. El %

hemlisis se calcul como:

% de hemlisis = (A muestra - A control) / (A estndar - A control) x 100.

2.9. Los estudios de citotoxicidad

Toxicidad celular de DOX puro y DXNP se evalu mediante el ensayo de MTT (reduccin

metablica del Bromuro de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-ilo)-2,5-difeniltetrazol)) en clulas de cncer de

pulmn humano A549. El ensayo se basa en la reduccin metablica del MTT amarillo, un

colorante de tetrazolio, realizada por la enzima mitocondrial, a un producto de formazan azul muy

coloreado. Alrededor de 10.000 clulas por pocillo fueron cultivadas en 96 pocillos y se dejaron unir

durante la noche. Al da siguiente, las clulas se incubaron con diferentes concentraciones (0,1-10

g / ml) de doxorrubicina pura, nanopartculas de oro (control positivo) y doxorrubicina cargada en

nanopartculas de oro. Las clulas se incubaron en CO2 incubadora a 37 C durante 48 h. La

solucin de cada pocillo se sustituy con medio libre de suero fresco y 10 l de MTT reactivo (5 mg

/ ml) se aadi. Despus de 4 h, se retir el medio, se aadieron 200l de DMSO y se incub


6/22

durante 20 min. La absorbancia se midi a 570 nm usando Spectra Max Plus 384 UV-vis. La

viabilidad celular se determin como un porcentaje basado en la absorbancia medida con respecto

a la absorbancia de las clulas no tratadas o control. Lo valores de la media mxima de

concentracin inhibitoria (IC50) se determinaron por anlisis de no-regresin utilizando GraphPad

Prism v 5.03 (GraphPad Software Inc. CA).

2.10. Los estudios de estabilidad

2.10.1. Estabilidad durante el almacenamiento

La doxorrubicina cargada en nanopartculas se almacenaron a 4 C y se estudiaron el tamao de

partcula, el potencial zeta y el contenido de frmaco de hasta 1 mes. El tamao de partcula y

potencial zeta se determinaron por analizador de tamao de partcula y el contenido de DOX se

determin usando Espectrofotmetro UV / VIS.

2.10.2. Efecto del pH y de la concentracin inica del medio

Para la determinacin del efecto del pH sobre la estabilidad, DXGP se incubaron en un medio de

pH diferentes (pH 3-11). Las nanopartculas se incubaron en solucin salina tampn de fosfato de

pH 7,4 se tomaron como control. La absorbancia se midi despus de 24 h y se compara con la

absorbancia del control.

El efecto de la fuerza inica sobre la estabilidad de DXNP se determin mediante la incubacin de

las nanopartculas en agua desionizada que contiene concentraciones variables (0,1-2 M) de

cloruro de sodio (NaCl).

2.10.3. Estabilidad en suero de DXGP

Estabilidad en suero de DXGP se evalu en dos niveles diferentes de concentracin de suero(10%, v / v, y el 100% de suero). Las nanopartculas se dispersaron en suero y tamao de

partculas, el potencial zeta y la absorbancia se midieron en diferentes intervalos de tiempo de

hasta 72 h.

2.11. El anlisis estadstico

Todos los experimentos se realizaron por triplicado. Los datos se expresan como media SD

(desviacin estndar) (n = 3). Los valores de los estudios del frmaco, citotoxicidad y estabilidad in

vitro se analizaron estadsticamente utilizando student`s t-test. El nivel de significacin estadstica

se estableci en p


7/22

concentracin (. Fig. 1A). La absorbancia en el espectro UV, que describe la reduccin de GNP, se

encontr que era directamente relacionada con la concentracin de las gomas. La intensidad de la

banda de absorcin se increment gradualmente y la intensidad mxima de absorcin se alcanz a

1,5 mg / ml, lo que indica la mxima concentracin de nanopartculas de oro.

Optimizacin de diferentes variables de formulacin para la sntesis de goma de xantano estabilizador de nanopartculas de oro. (a) Efecto de

concentracin de goma xantano (b) Volumen de goma (c) el volumen de oro y (d) concentracin de oro.

El efecto del oro en relacin con el volumen de la goma se evalu mediante la variacin del

volumen de la goma en el intervalo de 2,5-10 ml (. Fig. 1 b). En el ms bajo volumen de goma (2,5

ml) se observ en un cambio de pico y la banda de absorcin pas a 550 nm lo que sugiri que el

volumen de la goma ms bajo no fue suficiente para reducir los iones Au. Cuando el volumen de la

goma se cambi 5-7,5 ml seguido de 10 ml, no hubo cambio significativo en la banda de absorcin

caracterstica, pero la absorbancia se redujo. La intensidad mxima de absorcin se alcanz a 5 ml

y se consider volumen goma ptima para la sntesis de XGNP. El efecto de la concentracin deoro (. Fig. 1 C) y el volumen (. Fig. 1 D) tambin se estudi y se encontr como resultado de otros

informes anteriores. Un volumen de 100 l de solucin de oro 10 mM mostr una mejor

absorbancia a 525 nm.

Temperatura y el tiempo de reaccin son dos parmetros de proceso importantes en la sntesis de

nanopartculas de oro. En este estudio, la temperatura se cambi en el intervalo de 60-90 C con

10 mM de HAuCl4 de concentracin y una solucin de goma de 1,5 mg / ml (. Fig. 2 a). La


8/22

intensidad mxima de la banda de absorcin caracterstica se alcanz a 80 C que indica la

mxima concentracin de nanopartculas de oro. Para la optimizacin del tiempo de reaccin, la

sntesis de nanopartculas se estudi hasta 4 h. En la absorbancia se encontr un aumento hasta 2

h y despus no hubo ningn cambio en la absorbancia (. Fig. 2 b).

Fig. 2 Efecto de la temperatura (a) y el tiempo de reaccin (b) en la sntesis de XG estabilizador de nanopartculas de oro.

3.2. Caracterizacin de goma de xantano estabilizador de nanopartculas de oro

El dimetro hidrodinmico y el ndice de polidispersidad optimizado de XGNP se determinaron

mediante el mtodo de dispersin de luz dinmica (DDL). El dimetro hidrodinmico medio

observado fue de 41,2 3,78 nm. Las nanopartculas preparadas mostraron una alta

polidispersidad (0,35-0,6) que se puede atribuir a la presencia de la amplia gama de partculas. El

alto potencial superficial negativo (-47,2 2,59) indic la alta estabilidad de las nanopartculas y la

presencia de molculas de goma en la superficie de las nanopartculas. La presencia del grupo

acetilo en la posicin O-6 y cido pirvico vinculado con el azcar manosa es responsable de la


9/22

carga negativa. Despus de la carga de DOX, la carga superficial se redujo a -29,1 2,78 mV

indicando la interaccin entre el grupo amino cargado positivamente de DOX y grupo cido

negativo de la goma. La morfologa de la superficie de las nanopartculas y el tamao de partcula

se determinaron por microscopa electrnica de transmisin. Fig. 3. mostraron que las

nanopartculas eran de forma esfrica y 15-20 nm de tamao.

Fig. 3 Microscopa electrnica de transmisin (TEM) Imagen de nanoparticulas de oro estabilizadas con goma de xantano y cargadas con Dox (DXGP).

Las interacciones qumicas entre DOX y nanopartculas se estudiaron por anlisis de FTIR (. Fig.

4). En los espectros de XG, el pico de vibracin de hidrgeno -OH y C-H se observa estiramiento a

3.416 y 2.902 cm -1, respectivamente. El pico de la vibracin del acetal fue encontrado en 1051,8

cm -1, mientras que C=O estiramiento de pico se encuentra en 1728,4 cm -1. Los espectros de

FITR de nanopartculas en blanco exhibieron todos los picos caractersticos de XG en 3398, 1728 y

1042 cm -1. El pico a 1254,2 cm -1 present el grupo C-O-C. El DXGP mostr picos principales IR

tanto XG como en DOX que muestran la unin no covalente de DOX a las nanopartculas.


10/22

Fig. 4. FTIR Los espectros de (a) Dox puro (b) Nativo XG (c) GNP y (d) Dox cargado con GNP.

Fig. 5.Termogramas de exploracin diferencial de (a) DOX puro (b) Dox cargado con goma de xantano estabilizado con nanopartculas y (c) goma de

xantano nativa.

DSC es una tcnica til para explicar la estabilidad trmica y las transiciones de fase. Fig. 5 ilustra

los termogramas DSC de DOX puro, XG nativo y DXGP. El barrido de DSC de XG exhibi

transicin endotrmica a 125 C. El pico endotrmico de DOX apareci en su punto de fusin de


11/22

195 C. Este pico fue desaparecido en los espectros DXGP lo que indica que DOX no se precipit

en la superficie de las nanopartculas, pero estaba presente como dispersin molecular o amorfa.

3.3. DOX cargado

La carga de doxorrubicina observada se encontr que era 71,4 2,53%. La alta carga de frmaco

se puede atribuir a la presencia de XG en la superficie de las nanopartculas. La goma de xantano

contiene restos cargados negativamente, tales como el cido pirvico que interacta con el grupo

amina cargada positivamente de la doxorrubicina.

3.4. En los estudios liberacin de frmaco in vitro

La liberacin de frmacos in vitro de las nanopartculas se estudi en PBS y SAB buffer (Fig. 6).

Las nanopartculas mostraron una liberacin completa de frmacos (drogas) dentro de 10 h. Hasta

4 h, no hubo diferencia significativa (p > 0,05) en la liberacin de la doxorrubicina en ambos

medios, pero al final la liberacin de DOX fue mayor en el PRS (98,1%) en comparacin con PBS

(83,6%). La liberacin ms rpida de DOX fue en el PRS se puede atribuir a la protonacin de los

grupos amino de las molculas de DOX que aumenta la hidrofilia y la solubilidad a pH ms bajo. La

protonacin del grupo amino tambin conduce a la disminucin de la interaccin entre DOX y el

PNB (Minati et al., 2012). El pH de PBS 7,4 es una condicin simulada para el plasma de la sangre

mientras que SAB el pH 4,5 es para el ambiente interno de la clula de cncer. As, la liberacin

ms lenta de DOX en PBS y una liberacin ms rpida en el PRS ayudaran a liberar la cantidad

mxima de frmaco en el tumor y por lo tanto mejora la eficacia teraputica de la formulacin.

Fig. 6 La liberacin in vitro de medicamentos de DXNP en tampn de acetato sdico pH 4,5 y solucin salina de fosfato de pH 7,4 tampn.

3.5. Toxicidad Hemoltica

Las nanopartculas son reportados para causar estrs oxidativo inducido por hemlisis (Teodora,

2013). Por lo tanto, la idoneidad para la administracin intravenosa de nanopartculas se determina

generalmente por el estudio hemoltico. En este estudio, la toxicidad depende de la dosis

hemoltica de las nanoparticulas de oro estabilizadas con goma de xantano. Las nanopartculas

preparadas no mostraron hemlisis hasta 200 g/mL.


12/22

3.6. Los estudios de citotoxicidad

La actividad anti-proliferativa de la doxorrubicina cargada en nanoparticulas de oro estabilizadas

con goma de xantano (DXGP) y libre de DOX se estudi en clulas de cncer de pulmn humano

A549. La viabilidad celular se determin por el ensayo MTT despus de 48 h de incubacin con

diferentes concentraciones (. Fig. 7). Nanoparticulas de oro estabilizadas con xantano (BXNP) se

tomaron como control positivo, y no disminuy la viabilidad celular en cualquier concentracin del

ensayo. Se sugiri que las nanopartculas preparadas fueran no txicas y biocompatibles.

Nanopartculas cargadas con frmaco mostraron citotoxicidad dependiente de la concentracin. La

viabilidad celular se disminuy con el aumento de la concentracin de DOX. El valor de IC 50DOX

puro y DXGP fue 2,46 y 0,79 g / ml, respectivamente. El menor valor de IC 50 correspondiente a

DXGP indica ms citotoxicidad que se puede atribuir a una mayor absorcin celular y por lo tanto

en una mayor concentracin intracelular de los frmacos. Sin embargo, el mecanismo exacto y la

funcin de grupos carbohidratos presentes en nanopartculas en la captacin celular requieren una

investigacin detallada. Una posible razn puede ser debida a la presencia de azcares de

manosa en la composicin de goma de xantano, que se utiliz para la estabilizacin de GNP. Est

documentado que los receptores de manosa estn regulados en las clulas de cncer de pulmn

humano A549 (Basuki et al., 2014 y El-Boubbou et al., 2010). Basuki et al.) donde se muestra la

mejora en la captacin celular de nanopartculas de hierro funcionalizados de manosa, en clulas

de cncer de pulmn humano A549. Por lo tanto, la presencia de manosa en la goma de xantano

puede haber contribuido a aumentar en la absorcin del frmaco a travs del receptor mediada por

va de endocitosis.

Fig. 7. El porcentaje de viabilidad celular de clulas de cncer de pulmn humano A549 despus de 48 h de tratamiento con DOX libre, BGNP y DXNP

(media SD, n = 3).


13/22

3.7. Los estudios de estabilidad

Se estudi la estabilidad coloidal de DXGP para ambas estabilidades fsicas y qumicas. El cambio

en el tamao de partcula y potencial zeta se muestran en la figura. 8. No fueron observados

cambios significativos (p > 0.05) en el tamao de partcula y potencial zeta hasta los 15 das. Pero,

la degradacin qumica de DXNP era ms rpido que la inestabilidad fsica. El contenido de DOX

era menos de 90% dentro de las 24 h. Sin embargo, la degradacin de DOX era ms lenta con

DXGP en comparacin que con DOX pura. La tasa de degradacin del frmaco (K) fue de 8,28

10 -3 y 5,07 10 -3 da -1 para el DOX puro y DXGP (. Fig. 8 c). Por lo tanto, la cada en el

contenido de frmaco (drogas) se debe a sensibilidad a la luz de la propia DOX no a causa de la

formulacin.

Fig. 8 Estabilidad en el almacenamiento de DXGP: (a) dimetro de partculas (b) potencial zeta y (c) el contenido de DOX.


14/22

DXGP mostr una amplia rango de estabilidad del pH (pH 5-9). La absorbancia observada de

DXGP a 480 nm fue de 1,109, 0,899, 0,908, 0,927 y 0,776 para pH 3, 5, 7, 9 y pH 11,

respectivamente ( . Fig. 9 a). La absorbancia de la muestra de control fue de 0,931. Los resultados

sugirieron que XG o nivelacin de hidratos de carbono de las nanopartculas ayudaron a aumentar

la estabilidad coloidal de nanopartculas de oro. La disminucin de la absorbancia a pH 11 puede

ser debido a propiedades de formacin del gel de XG en los niveles ms altos de pH (pH> 10)

(Sharma et al., 2006).

Fig. 9. Efecto del pH y l a fuerza inica sobre la estabilidad de DXGP.


15/22

En otro estudio, DXGP fueron tratados con diferente concentracin de NaCl para determinar la

estabilidad de las nanopartculas en diferentes concentraciones inicos. Fig. 9 b. muestra el patrn

de absorbancia de DXGP despus de 24 h de incubacin con diferentes concentraciones de NaCl.

El grupo de control se incub en agua desionizada y sin NaCl. El DXGP resultaron ser estables

hasta 0,5 M de concentracin de NaCl.

La estabilidad de DXGP se evalu adicionalmente en dos condiciones -diluido (10%, v / v de suero)

y el suero sin diluir o 100%. Suero de la figura. 10 a. mostr el dimetro de partcula de DXGP

expuestos a suero, despus de diferentes perodos de tiempo. En ambas las condiciones, el

tamao de partcula se aument continuamente hasta las 72 h pero, el aumento en el dimetro de

partcula era ms en suero no diluido que suero diluido. Despus de 2 h, el tamao de las

partculas se increment en 7,1 nm en 10% de suero mientras que aument en un 31,5 nm en

100% de suero. A partir de la figura. 10 a. Est claro que DXGP eran estables hasta 24 h en

ambas condiciones pero despus el tamao de nanopartcula se aument enormemente. El

aumento en el tamao de partcula se puede explicar por la adsorcin de protenas sricas o de

otros componentes en la superficie de las nanopartculas. (Yang et al., 2009 y Zhang y Zhang,

2010). La dispersin de nanopartculas en agua destilada tena un alto potencial zeta negativo de -

30,2 mV y por lo tanto las interacciones electrostticas entre las nanopartculas electronegativos y

componentes de suero positivas pueden tambin no ser descartado. Esta posibilidad fue bien

apoyado por los valores de potencial zeta observados despus de la adicin de al suero (Fig. 10

b). Se aument el potencial Zeta de nanopartculas (valores menos negativos) dramticamente

debido a la neutralizacin de carga. Despus de 24 h, la carga superficial de DXGP fue de -18,2 y -

14,5 mV en 10% y 100% en suero, respectivamente. Mayor potencial zeta en el 100% de suero

indic que haba ms interacciones entre las nanopartculas y protenas sricas que conducen a un

mayor tamao de partcula.


16/22

Fig. 10. Estabilidad en suero del DXGP (a) tamao de partcula (b) potencial zeta (c) los espectros de absorcin en diluido (10%) de suero y (d) los

espectros de absorcin en sin diluir (100%) de suero.


17/22

Tambin se observ el cambio en el patrn de absorcin de DXGP con el tiempo en el rango de

350-750 nm. Curiosamente, el patrn de absorcin en suero diluido (. Fig. 10 C) fue similar a la de

los espectros observados durante todo el estudio, pero un nuevo espectro de absorcin se observ

en 100% de suero (. Fig. 10 D). Puede ser debido a, como se mencion anteriormente, los

componentes del suero adsorbidos han interactuado electro-estticamente. Sin embargo, no se

observ ningn cambio en los espectros de absorcin hasta 24 h en ambas condiciones de suero.

En general, DXGP fue estable fsica y qumicamente hasta 24 h, incluso en las condiciones

extremas de suero.

4. Conclusiones

Las aplicaciones de las nanopartculas de oro como vehculo multifuncional (portador de la entrega

de drogas) estn aumentando debido a la facilidad de sntesis, la biocompatibilidad y conjugacin

de superficie. En esta investigacin, las nanopartculas de oro se sintetizaron usando goma de

xantano natural y biocompatibles, como agente de reduccin y tapn. La goma de xantano a muy

baja concentracin 1,5 mg / ml convierte el oro inico a partculas de oro neutros con un tamao de

partcula de 15-20 nm. Se encontraron nanopartculas no txicas y biocompatibles en el estudio de

hemlisis. La doxorrubicina se carg a las nanopartculas a travs de interaccin no covalente. Las

nanopartculas de oro preparadas ricas en carbohidratos mostraron una alta carga de frmaco,

buena estabilidad coloidal y realza su citotoxicidad en clulas de cncer de pulmn A549. La alta

estabilidad fsica de la goma estabilizadora de nanopartculas se puede atribuir a la repulsin

estrica entre las partculas proporcionadas por la misma carga de restos de goma presente en la

superficie de las nanopartculas. La endocitosis mediada por receptores de las nanopartculas

podra ser una razn para una mejor actividad contra el cncer. La presencia de manosa en la

goma xantano puede haber contribuido en este sentido. Por lo tanto, el enfoque basado en la goma

natural podra ser un mejor mtodo para la sntesis de nanopartculas de oro.

Agradecimientos

El trabajo de investigacin fue apoyada por el CSIR-IICT bajo el proyecto Advanced Drug Delivery

(CSC 0302). Clorhidrato de doxorrubicina fue una especie de regalo de Therdose Pharma,

Hyderabad, India. HK gracias al jefe del centro de investigacin IICT-RMIT por proporcionar Becas

de Investigacin. DP es otorgada a la investigacin por CSIR, Nueva Delhi. Los autores tambin

agradecen al Director, CSIR-Indian Institute of Chemical Technology, Hyderabad por proporcionar

los servicios necesarios.

Referencias

Almeida et al., 2013

J.P. Almeida, E.R. Figueroa, R.A. Drezek

Gold nanoparticle mediated cancer immunotherapy

Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine (2013)

Aryal et al., 2009

S. Aryal, J.J. Grailer, S. Pilla, D.A. Steeber, S. Gong


18/22

Doxorubicin conjugated gold nanoparticles as water-soluble and pH-responsive anticancer drug

nanocarriers

Journal of Material Chemistry, 19 (2009), pp. 78797884

Basuki et al., 2014

J.S. Basuki, L. Esser, H.T.T. Duong, Q. Zhang, P. Wilson, M.R. Whittaker et al.

Magnetic nanoparticles with diblock glycopolymer shells give lectin concentration-dependent MRI

signals and selective cell uptake

Chemical Science, 5 (2014), pp. 715726

Burygin et al., 2009

G.L. Burygin, B.N. Khlebtsov, A.N. Shantrokha, L.A. Dykman, V.A. Bogatyrev, N.G. Khlebtsov

On the enhanced antibacterial activity of antibiotics mixed with gold nanoparticles

Nanoscale Research Letters, 4 (8) (2009), pp. 794801

Carvalho et al., 2009

C. Carvalho, R.X. Santos, S. Cardoso, S. Correia, P.J. Oliveira, M.S. Santos et al.

Doxorubicin: The good, the bad and the ugly effect

Current Medicinal Chemistry, 16 (25) (2009), pp. 32673285

Chen et al., 2007

Y.H. Chen, C.Y. Tsai, P.Y. Huang, M.Y. Chang, P.C. Cheng, C.H. Chou et al.

Methotrexate conjugated to gold nanoparticles inhibits tumor growth in a syngeneic lung tumor

model

Molecular Pharmaceutics, 4 (5) (2007), pp. 713722

Comba et al., 2011

S. Comba, D. Dalmazzo, E. Santagata, R. Sethi

Rheological characterization of xanthan suspensions of nanoscale iron for injection in porous media

Journal of Hazardous Materials, 185 (23) (2011), pp. 598605

Comba and Sethi, 2009

S. Comba, R. Sethi

Stabilization of highly concentrated suspensions of iron nanoparticles using shear-thinning gels of

xanthan gum

Water Research, 43 (15) (2009), pp. 37173726

Desplanques et al., 2012

S. Desplanques, F. Renou, M. Grisel, C. Malhiac

Impact of chemical composition of xanthan and acacia gums on the emulsification and stability of

oil-in-water emulsions

Food Hydrocolloids, 27 (2012), pp. 401410


19/22

Dhar et al., 2008

S. Dhar, E.M. Reddy, A. Shiras, V. Pokharkar, B.L. Prasad

Natural gum reduced/stabilized gold nanoparticles for drug delivery formulations

Chemistry- A European Journal, 14 (33) (2008), pp. 1024410250

Duncan et al., 2010

B. Duncan, C. Kim, V.M. Rotello

Gold nanoparticle platforms as drug and biomacromolecule delivery systems

Journal of Controlled Release, 148 (2010), pp. 122127

El-Boubbou et al., 2010

K. El-Boubbou, D.C. Zhu, C. Vasileiou, B. Borhan, D. Prosperi, W. Li et al.

Magnetic glyco-nanoparticles: A tool to detect, differentiate, and unlock the glyco-codes of cancer

via magnetic resonance imaging

Journal of American Chemical Society, 132 (12) (2010), pp. 44904499

Fan et al., 2013

G. Fan, L. Cang, W. Qin, C. Zhou, H.I. Gomes, D. Zhou

Surfactants-enhanced electrokinetic transport of xanthan gum stabilized nanoPd/Fe for the

remediation of PCBs contaminated soils

Separation and Purification Technology, 114 (2013), pp. 6472

Gibson et al., 2007

J.D. Gibson, B.P. Khanal, E.R. Zubarev

Paclitaxel-functionalized gold nanoparticles

Journal of American Chemical Society, 129 (37) (2007), pp. 1165311661

Gu et al., 2012

Y.J. Gu, J. Cheng, C.W. Man, W.T. Wong, S.H. Cheng

Golddoxorubicin nanoconjugates for overcoming multidrug resistance

Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 8 (2) (2012), pp. 204211

Jian et al., 2012

H. Jian, L. Zhu, W. Zhang, D. Sun, J. Jiang

Galactomannan (from Gleditsia sinensis Lam.) and xanthan gum matrix tablets for controlled

delivery of theophylline: In vitro drug release and swelling behaviourCarbohydrate Polymers, 87 (2012), pp. 21762182

Jung et al., 2013

J. Jung, S. Park, S. Hong, M.W. Ha, H.G. Park, Y. Park et al.

Synthesis of gold nanoparticles with glycosides: Synthetic trends based on the structures of

glycones and aglycones

Carbohydrate Research (2013)


20/22

Khan et al., 2013

M.S. Khan, D. Vishakantea, H. Siddaramaiah

Gold nanoparticles: A paradigm shift in biomedical applications

Advances in Colloid and Interface Science, 199200 (2013), pp. 4458

Kumar et al., 2011

K.P. Kumar, W. Paul, C.P. Sharma

Green synthesis of gold nanoparticles with Zingiber officinale extract: Characterization and blood

compatibility

Process Biochemistry, 46 (2011), pp. 20072013

Laginha et al., 2005

K.M. Laginha, S. Verwoert, G.J.R. Charrois, T.M. Allen

Determination of doxorubicin levels in whole tumor and tumor nuclei in murine breast cancer tumors

Clinical Cancer Research, 11 (2005), pp. 69446949

Minati et al., 2012

L. Minati, V. Antonini, S. Torrengo, M.D. Serra, M. Boustta, X. Leclercq et al.

Sustained in vitro release and cell uptake of doxorubicin adsorbed onto gold nanoparticles and

covered by a polyelectrolyte complex layer

International Journal of Pharmaceutics, 438 (12) (2012), pp. 4552

Mirza and Shamshad, 2011

A.Z. Mirza, H. Shamshad

Preparation and characterization of doxorubicin functionalized gold nanoparticlesEuropean Journal of Medicinal Chemistry, 46 (5) (2011), pp. 18571860

Oliveira et al., 2013

R. Oliveira, P. Zhao, N. Li, L.C.S. Maria, J. Vergnaud, J. Ruiz et al.

Synthesis and in vitro studies of gold nanoparticles loaded with docetaxel

Advances in Colloid and Interface Science, 199200 (2013), pp. 4458

Phaechamud and Ritthidej, 2007

T. Phaechamud, G.C. Ritthidej

Sustained-release from layered matrix system comprising chitosan and xanthan gumDrug Development and Industrial Pharmacy, 33 (2007), pp. 595605

Pissuwan et al., 2011

D. Pissuwan, T. Niidome, M.B. Cortie

The forthcoming applications of gold nanoparticles in drug and gene delivery systems

Journal of Controlled Release, 149 (1) (2011), pp. 6571


21/22

Prabaharan et al., 2009

M. Prabaharan, J.J. Grailer, S. Pilla, D.A. Steeber, S. Gong

Gold nanoparticles with a monolayer of doxorubicin-conjugated amphiphilic block copolymer for

tumor-targeted drug delivery

Biomaterials, 30 (30) (2009), pp. 60656075

Rouhana et al., 2007

L.L. Rouhana, J.A. Jaber, J.B. Schlenoff

Aggregation-resistant water-soluble gold nanoparticles

Langmuir, 23 (2007), pp. 1279912801

Saha et al., 2007

B. Saha, J. Bhattacharya, A. Mukherjee, A.P. Ghosh, C.R. Santra, A.K. Dasgupta et al.

In vitro structural and functional evaluation of gold nanoparticles conjugated antibiotics

Nanoscale Research Letters, 2 (12) (2007), pp. 614622

Santos et al., 2005

H. Santos, F. Veiga, M.E. Pina, J.J. Sousa

Compaction compression and drug release properties of diclofenac sodium and ibuprofen pellets

comprising xanthan gum as a sustained release agent


Sereno et al., 2007

N.M. Sereno, S.E. Hill, J.R. Mitchell

Impact of the extrusion process on xanthan gum behaviour

Carbohydrate Research, 342 (10) (2007), pp. 13331342

Sharma et al., 2006

B.R. Sharma, L. Naresh, N.C. Dhuldhoya, S.U. Merchant, U.C. Merchant

Xanthan gumA boon to food industry

Food promotion chronicle, 1 (5) (2006), pp. 2730

Sinha et al., 2004

V.R. Sinha, B.R. Mittal, K.K. Bhutani, R. Kumaria

Colonic drug delivery of 5-fluorouracil: An in vitro evaluation


Teodora, 2013

M. Teodora

Hemolysis as expression of nanoparticles-induced cytotoxicity in red blood cells

Biotechnology, Molecular Biology and Nanomedicine, 1 (1) (2013), pp. 712

Tiraferri et al., 2008


22/22

A. Tiraferri, K.L. Chen, R. Sethi, M. Elimelech

Reduced aggregation and sedimentation of zero-valent iron nanoparticles in the presence of guar

gum

Journal of Colloid and Interface Science, 324 (12) (2008), pp. 7179

Vecchia et al., 2009

E.D. Vecchia, M. Luna, R. Sethi

Transport in porous media of highly concentrated iron micro- and nanoparticles in the presence of

xanthan gum

Environmental Science & Technology, 43 (23) (2009), pp. 89428947

Full Text via CrossRef

Xue and Sethi, 2012

D. Xue, R. Sethi

Viscoelastic gels of guar and xanthan gum mixtures provide long-term stabilization of iron micro-

and nanoparticles

Journal of Nanoparticle Research, 14 (2012), pp. 12391253

Full Text via CrossRef

Yang et al., 2009

W. Yang, L. Zhang, S. Wang, A.D. White, S. Jiang

Functionalizable and ultra stable nanoparticles coated with zwitterionic poly(carboxybetaine) in

undiluted blood serum

Biomaterials, 30 (2009), pp. 56175621

Article | PDF (749 K) | View Record in Scopus | Citing articles (72)Zhang and Zhang, 2010

L. Zhang, L. Zhang

Lipid-polymer hybrib nanoparticles: Synthesis characterization and applications

Nano LIFE, 1 (2010), pp. 163173

View Record in Scopus | Full Text via CrossRef | Citing articles (16)

Corresponding author contact information

Corresponding author at: Medicinal Chemistry & Pharmacology Division, CSIR-Indian Institute of

Chemical Technology, Hyderabad 500007, India. Tel.: +91 40 27193753.

nanoparticulas de oro

Documents