3/12/2014

1

Μ Ε Τ Α Π Τ Υ Χ Ι Α Κ Ο Π Ρ Ο Γ Ρ Α Μ Μ Α Σ Π Ο Υ ∆ Ω Ν« Κ Λ Ι Ν Ι Κ Η Φ Α Ρ Μ Α Κ Ο Λ Ο Γ Ι Α - Θ Ε Ρ Α Π Ε Υ Τ Ι Κ Η »

Τ Μ Η Μ Α Ι Α Τ Ρ Ι Κ Η Σ - ∆ . Π . Θ . & Τ Μ Η Μ Α Ι Α Τ Ρ Ι Κ Η Σ -Π Α Ν Ε Π Ι Σ Τ Η Μ Ι Ο Υ Κ Ρ Η Τ Η Σ

ΒΙΟ-ΙΑΤΡΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΜΑΓΝΗΤΙΚΩΝ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙ∆ΙΩΝ ΩΣΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΝΕΩΝ ΘΕΡΑΠΕΥΤΙΚΩΝ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΩΝ

Συριδοούλου Αικατερίνη

ΕπιβλέπωνΟρέστης Καλογήρου, Καθηγητής.Τοµέας Εφαρµογών Φυσικής & ΦυσικήςΠεριβάλλοντος, Τµήµα Φυσικής Α.Π.Θ

ΣυνεπιβλέποντεςΑικατερίνη ∆ενδρινού – Σαµαρά, Αναπλ. Καθηγήτρια. Τοµέας Ανόργανης Χηµείας, Τµήµα Χηµείας Α.Π.Θ.

Γεώργιος Κολιός, Καθηγητής Φαρµακολογίας, Τµήµα Ιατρικής ∆.Π.Θ.

ΝΑΝΟΚΛΙΜΑΚΑ

ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙ∆ΙΟ

Το αντικείµενο που συµπεριφέρεται σαν ενιαία µονάδα αναφορικά µε τις ιδιότητες του, και οι διαστάσεις του µετριούνται στην κλίµακα

1-100 nm.(ISO/TS 27687:2008 Nanotechnologies -

Terminology and definitions for nano objects)

(IUPAC)

Eπικράτηση κβαντικών φαινοµένων

Aύξηση του λόγου της επιφάνειας προς τον όγκο του σωµατιδίου

(Patrick Boisseau et al.;(2010) . Nanoscience: Nanobiotechnology and Nanobiology, European

Mateials Society, Springer Publications)

ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙ∆ΙΑ

• Mαγνήτες µιας µονής µαγνητικής περιοχής

• Yπερπαραµαγνητική συµπεριφορά κάτω από 20 nm

(Sellmyer & Skomski 2006)

• Kβαντικός περιορισµός(Quantum Confinement).

• Ενισχυµένες αλληλεπιδράσεις επιφανείας

• Μοναδικές θεµελιώδεις µαγνητικές ιδιότητες

(R Skomski 2003)

3/12/2014

2

ΝΑΝΟΪΑΤΡΙΚΗ

Οι µοναδικές ιδιότητες των µαγνητικών νανοσωµατιδίων βρίσκουν εκτεταµένη εφαρµογή στα πεδία της Ιατρικής και της Βιοτεχνολογίας

Νανοβιοτεχνολογία: Εφαρµογές

∆ηµοσιεύσεις ου αφορούν στα νανοσωµατίδια ανά 100.000 καταχωρήσεις της MEDLINE

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005

2004

2003

2002

2001

2000

1999

1998

1997

1996

1995

1994

1993

1992

1991

1990

ΝΑΝΟΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗ

Φαρµακευτική

Η επιστήµη της παρασκευής ενεργών συστηµάτων, που κατανέµουν στον οργανισµό βιολογικά δραστικές ουσίες, φυσικής ή χηµικής προέλευσης, µε στόχο την αντιµετώπιση και την πρόληψη των νόσων.

(Joseph Price Remington; Remington's Pharmaceutical sciences)

Νανοφαρµακευτική

Η εφαρµογή της νανοεπιστήµης και νανοτεχνολογίας στην

ανακάλυψη και τη σύνθεση νέων φαρµάκων.

3/12/2014

3

Προϊόν Υλικό Μέγεθος (nm) Ένδειξη Οδός Χορήγησης Φάση Εταιρεία

Doxil Λιπόσωµα καλυµένο µε PEG 75-80 Μεταστατικός καρκίνος των

ωοθηκών

ενδοφλέβια Εγκεκριµένο Orthobiotech

Abraxane Πλαξιταξέλη σε σωµατίδια

αλβουµίνης

130 Καρκίνος του πνεύµονα (µη

µικροκυτταρικός), Καρκίνος

του µαστού, κ.ά.

ενδοφλέβια Εγκεκριµένο Abraxis Oncology

Basulin Πολυµερές που φέρει

Ινσουλίνη

20-50 ∆ιαβήτης τύπου Ι υποδόρια Φάση ΙΙ Flamel Technologies

Biovant Νανοσυµπλέγµατα

φωσφορικού Ασβεστίου

Μη διαθέσιµο Παράγοντας εµβολίου ενδοµυϊκά Φάση ΙΙ BioSante Pharmaceuticals

Cyclosert-camptothecin Νανοσωµατίδια

Κυκλοδεξτρίνης

3-60 Μεταστατικοί συµπαγείς

όγκοι

ενδοφλέβια Φάση Ι Insert Therapeutics

IGN-401 Λιπόσωµα Μη διαθέσιµο Μεταστατικός Καρκίνος του

πνέυµονα

ενδοφλέβια Φάση Ι Introgen

Combidex Νανοσωµατίδια οξειδίου του

σιδήρου

17-20 Απεικόνιση Όγκου ενδοφλέβια Advanced Magnetics

CYT-

6091(Aurimmune)

Κολλοειδή νανοσωµατίδια

χρυσού καλυµµένα µε PEG

και συζευγµένα µε ΤΝFa

33 Συµπαγείς Όγκοι ενδοφλέβια Φάση Ι CytImmune Sciences

MRX-951 ∆ιακλαδισµένα

ετεροπολυµερή

νανοσωµατίδια

40-70 Ογκολογία ενδοφλέβια Προκλινική ImaRx Therapeutics

TNT-Anti-Ep-CAM Οξείδιο του σιδήρου µε

κάλυµµα πολυµερούς

Μη διαθέσιµο Συµπαγείς Όγκοι ενδοφλέβια Προκλινική Αduro Βiotech

AuroLase Νανοκέλυφος Χρυσού 150 Κακρίνος Κεφαλής και

Λαιµού

ενδοφλέβια Κλινική Nanospectra Biosciences

Dendrimer-Magnevist

complex

PAMAM ∆ενδριµερές 10 MRI ενδοφλέβια Προκλινική Dendritic Nanotechnologies

Bioconjugated

nanoparticles

Φωταυγείς κβαντικές

κουκίδες σε µια κάψα

ετεροπολυµερούς

10-15 Καρκίνος Υποδόρια Προκλινική Emory-Georgia Tech

Nanotechnology Center

DF1 ∆ενδριτικό Φουλερένιο 4.7-4.9 Χηµειοπροστασία ενδοφλέβια Προκλινική Carbon Nanotechnology

C3 Παράγωγο Φουλερενίου Μη διαθέσιµο Χηµειοπροστασία ενδοφλέβια Προκλινική Carbon Nanotechnology

ΕΝ∆ΟΚΥΤΤΑΡΩΣΗ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙ∆ΙΩΝ

• Υδροδυναµικές

• Ηλεκτροδυναµικές

• Ηλεκτροστατικές

• Στερικές

• ∆ιαλυτές ουσίες

ΑΛΛΗΛΕΠΙ∆ΡΑΣΕΙΣ

ΣΚΟΠΟΣ

H διερεύνηση της κυτταροτοξικής δράσης των µαγνητικών νανοσωµατιδίων CoFe2O4, καθώς και του ενδεχόµενου ενδοκυττάρωσης τους από τα ανθρώπινα καρκινικά επιθηλιακά κύτταρα HT-29, ένα σύνηθες πειραµατικό

µοντέλο δοκιµασιών κυτταροτοξικότητας

3/12/2014

4

ΥΛΙΚΑ ΜΕΘΟ∆ΟΙ

ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙ∆ΙΑ

CoFe2O4-Oley

ΚΥΤΤΑΡΑ ΗΤ- 29

• Ανθρώπινα καρκινικά επιθηλιακά κολονικά

• Μοντέλα µέτρησης κυτταροτοξικότητας σε καρκινικές σειρές

ΜΤΤ

Αποκλεισµός µε Trypan Blue

CellCCounting

• Φασµατοφωτοµετρία• Μεταβολική

Ενεργότητα

• Αιµοκυτταρόµετρο (Scratch)

• Άθικτη Μεµβράνη

• Αλγόριθµος επεξεργασίας εικόνας

• Επικολληµένα

κύτταρα

ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ

Ανάτυξη ρωτοκόλλου

εώασης κυτταροκαλλιεργειώνµε nps CoFe2O4-Oley

Κυτταροτοξικότητανανοσωµατιδίων

Είδραση συγκέντρωσης nps,σύστασης θρετικού µέσου

και χρόνου εώασης στην κυτταροτοξικότητα

Ενδείξεις ενδοκυττάρωσης

ΜΤΤTrypan Blue

CellC Counting

Σύγκριση

∆ΙΑΛΥΤΗΣ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙ∆ΙΩΝ

Μεγάλο ιξώδες Μεγάλη διηλεκτρική σταθερά

ΒιοσυµβατόΟµογενές διάλυµα νανοσωµατιδίων

DMSO

0% DMSO 0.1% DMSO 0.5% DMSO

1% DMSO 5% DMSO 10% DMSO

3/12/2014

5

12h 36h

MTT

Trypanblue

CellCCounting

Αοτελέσµατα: %Βιωσιµότητα

ΣΥΖΗΤΗΣΗ

FBS

12h –τοξικότητα

36h +τοξικότητα

FBS

+++ ενδοκυττάρωση

Κύτταρα µε νανοσωµατίδια /

ενδοκ. νανοσωµατίδια

36h > 12h

Ενδοκυττάρωση

ΣΥΓΚΡΙΣΗ

Μέσες τιµές τυπικών αποκλίσεων

∆ιαφορά µεταξύ µεθόδων

ΣΚΟΠΟΣ

Τα νανοσωµατίδια CoFe2O4-Oley είναι βιοσυµβατά;

Με τί σχετίζεται η κυτταροτοξική τους δράση;

Μπορούν να συναχθούν ενδείξεις ενδοκυττάρωσης;

Τα ΗΤ-29 κύτταρα που εκτέθηκαν σε νανοσωµατίδια CoFe2O4, διατήρησαν σχετικά υψηλά ποσοστά βιωσιµότητας

Η κυτταροτοξική δράση των νανοσωµατιδίων CoFe2O4, φαίνεται να είναι ανάλογη του , της και να εξαρτάται από την στο θρεπτικό µέσο

Συµπερασµατικά προκύπτει ότι υπάρχουν

3/12/2014

6

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

• Νανοσωµατίδια CoFe2O4-Oley είναι βιοσυµβατά αναφορικά µε

τα καρκινικά κύτταρα HT-29

Κυτταροτοξικές µελέτες σε ευρεία γκάµα κυτταρικών τύπων και για µεγαλύτερες συγκεντρώσεις

• Ισχυρές ενδείξεις ενδοκυττάρωσηςΜικροσκοπία Φθορισµού, ICP-OES

• Έλεγχος διατήρησης µαγνητικών ιδιοτήτων µετά την ενδοκυττάρωση

VSM

Οι παραπάνω γνώσεις, θα µπορούσαν να µας καθοδηγήσουν σε συγκεκριµένες ιατροβιολογικές εφαρµογές οι οποίες

απαιτούν τις εξειδικευµένες ιδιότητες των νανοσωµατιδίων CoFe2O4.

ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ

Camouflaged nanoparticles (yellow)

cloaked in the membranes of white

blood cells rest on the surface of an immune

system cell (phagocyte, blue) without being

recognized, ingested, and destroyed

(Methodist Hospital, Houston)