Перспективи використання вуглецевих нанотрубок у протираковій терапії

Узагальнено літературні дані досліджень щодо здатності вуглецевих нанотрубок генерувати активні форми кисню у суспензіях нормальних та злоякісно трансформованих клітин, а також викликати селективну деструкцію пухлинних клітин унаслідок гіпертермічного ефекту, що відкриває реальні можливості їх практ...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2010
Автори:	Прилуцька, С.В., Ременяк, О.В., Бурлака, А.П., Прилуцький, Ю.І.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Iнститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р. Є. Кавецького 2010
Теми:	Молекулярная медицина и нанотехнологии в онкологии
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19541
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Перспективи використання вуглецевих нанотрубок у протираковій терапії / С.В. Прилуцька, О.В. Ременяк, А.П. Бурлака, Ю.І. Прилуцький // Онкологія. — 2010. — 12, N 1. — С. 5-9. — Бібліогр.: 31 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-19541
record_format	dspace
spelling	Прилуцька, С.В. Ременяк, О.В. Бурлака, А.П. Прилуцький, Ю.І. 2011-05-10T09:51:18Z 2011-05-10T09:51:18Z 2010 Перспективи використання вуглецевих нанотрубок у протираковій терапії / С.В. Прилуцька, О.В. Ременяк, А.П. Бурлака, Ю.І. Прилуцький // Онкологія. — 2010. — 12, N 1. — С. 5-9. — Бібліогр.: 31 назв. — укр. 1562-1774,0204-3564 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19541 Узагальнено літературні дані досліджень щодо здатності вуглецевих нанотрубок генерувати активні форми кисню у суспензіях нормальних та злоякісно трансформованих клітин, а також викликати селективну деструкцію пухлинних клітин унаслідок гіпертермічного ефекту, що відкриває реальні можливості їх практичного використання в онкології. Ключові слова: вуглецеві нанотрубки, активні форми кисню, гіпертермія. Generalized literary research data regarding the ability of carbon nanotubes generate reactive oxygen species in the suspensions of normal and malignant transformed cells and cause selective destruction of tumor cells by hyperthermia effect that opens real opportunities for their practical use in oncology. Key Words: carbon nanotubes, reactive oxygen species, hyperthermia uk Iнститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р. Є. Кавецького Молекулярная медицина и нанотехнологии в онкологии Перспективи використання вуглецевих нанотрубок у протираковій терапії Perspective of carbon nanotubes application in cancer therapy Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Перспективи використання вуглецевих нанотрубок у протираковій терапії
spellingShingle	Перспективи використання вуглецевих нанотрубок у протираковій терапії Прилуцька, С.В. Ременяк, О.В. Бурлака, А.П. Прилуцький, Ю.І. Молекулярная медицина и нанотехнологии в онкологии
title_short	Перспективи використання вуглецевих нанотрубок у протираковій терапії
title_full	Перспективи використання вуглецевих нанотрубок у протираковій терапії
title_fullStr	Перспективи використання вуглецевих нанотрубок у протираковій терапії
title_full_unstemmed	Перспективи використання вуглецевих нанотрубок у протираковій терапії
title_sort	перспективи використання вуглецевих нанотрубок у протираковій терапії
author	Прилуцька, С.В. Ременяк, О.В. Бурлака, А.П. Прилуцький, Ю.І.
author_facet	Прилуцька, С.В. Ременяк, О.В. Бурлака, А.П. Прилуцький, Ю.І.
topic	Молекулярная медицина и нанотехнологии в онкологии
topic_facet	Молекулярная медицина и нанотехнологии в онкологии
publishDate	2010
language	Ukrainian
publisher	Iнститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р. Є. Кавецького
format	Article
title_alt	Perspective of carbon nanotubes application in cancer therapy
description	Узагальнено літературні дані досліджень щодо здатності вуглецевих нанотрубок генерувати активні форми кисню у суспензіях нормальних та злоякісно трансформованих клітин, а також викликати селективну деструкцію пухлинних клітин унаслідок гіпертермічного ефекту, що відкриває реальні можливості їх практичного використання в онкології. Ключові слова: вуглецеві нанотрубки, активні форми кисню, гіпертермія. Generalized literary research data regarding the ability of carbon nanotubes generate reactive oxygen species in the suspensions of normal and malignant transformed cells and cause selective destruction of tumor cells by hyperthermia effect that opens real opportunities for their practical use in oncology. Key Words: carbon nanotubes, reactive oxygen species, hyperthermia
issn	1562-1774,0204-3564
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19541
citation_txt	Перспективи використання вуглецевих нанотрубок у протираковій терапії / С.В. Прилуцька, О.В. Ременяк, А.П. Бурлака, Ю.І. Прилуцький // Онкологія. — 2010. — 12, N 1. — С. 5-9. — Бібліогр.: 31 назв. — укр.
work_keys_str_mv	AT prilucʹkasv perspektivivikoristannâvuglecevihnanotrubokuprotirakovíiterapíí AT remenâkov perspektivivikoristannâvuglecevihnanotrubokuprotirakovíiterapíí AT burlakaap perspektivivikoristannâvuglecevihnanotrubokuprotirakovíiterapíí AT prilucʹkiiûí perspektivivikoristannâvuglecevihnanotrubokuprotirakovíiterapíí AT prilucʹkasv perspectiveofcarbonnanotubesapplicationincancertherapy AT remenâkov perspectiveofcarbonnanotubesapplicationincancertherapy AT burlakaap perspectiveofcarbonnanotubesapplicationincancertherapy AT prilucʹkiiûí perspectiveofcarbonnanotubesapplicationincancertherapy
first_indexed	2025-11-25T20:32:34Z
last_indexed	2025-11-25T20:32:34Z
_version_	1850522206745919488
fulltext	5Î Í Ê Î Ë Î Ã È ß • Ò. 1 2 • ¹ 1 • 2 0 1 0 ÌÎËÅÊÓËßÐÍÀß ÌÅÄÈÖÈÍÀ È ÍÀÍÎÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ Â ÎÍÊÎËÎÃÈÈ Відкриття вуглецевих нанотрубок (ВНТ) [1], дослідження їх унікальних фізико-хімічних влас- тивостей [2, 3] створили реальні перспективи для їх практичного застосування у нанобіотехнологіях [4]. Однак існують значні розбіжності у відомостях щодо токсичної дії ВНТ на клітинному, органному та організменному рівнях [5, 6], що перешкоджає їх цілеспрямованому використанню. Така розбіж- ність пов’язана насамперед з тим, що механізми взаємодії ВНТ з біомолекулами досі залишаються нез’ясованими [7–9]. Зокрема, існує думка, що ци- тотоксична дія ВНТ може бути пов’язана з їх здат- ністю генерувати активні форми кисню (АФК). АФК — це похідні молекулярного кисню, які утворюються при його відновленні менше ніж чо- тирма електронами. Найбільш поширеними АФК у живій клітині є супероксидний радикал-аніон (O2· –) та його похідні: гідроксильний радикал (·OH), перекис водню (H2O2) і синглетний кисень (1O2). АФК утворюються у клітині та беруть участь у регу- ляції окисно-відновлювального гомеостазу і переда- чі клітинних сигналів [10]. Однак при впливі на ор- ганізм чинників хімічної та фізичної природи кон- центрація АФК у клітинах зростає, що призводить до цитотоксичних ефектів, які зумовлені окисним пошкодженням білків, ліпідів та ДНК, що в свою чергу посилює окисний стрес у клітинах і призво- дить до їх загибелі шляхом апоптозу/некрозу [11]. Саме таким стресорним фактором для клітин мо- жуть виступати ВНТ через їх здатність збільшува- ти продукцію АФК у клітинах, що може бути вико- ристано для цілеспрямованого хіміотерапевтично- го впливу на злоякісні новоутворення. Відомо, що ВНТ мають високу адсорбційну здат- ність [12]. Оптично стимульоване збудження елект- ронів швидко перетворюється в енергію коливань ВНТ, спричиняє їх нагрівання вздовж усієї довжи- ни, що в свою чергу викликає нагрівання клітин, у яких вони наявні, у результаті чого клітини гинуть. Багатостінні ВНТ (БВНТ) виділяють тепла більше, ніж одностінні ВНТ (ОВНТ) (як з металевими, так і напівпровідниковими властивостями) завдяки їх більшому розміру і відповідно розігрівають більшу кількість клітин. Явище гіпертермії дедалі ширше використовують в онкології для цілеспрямованого знищення злоякісних новоутворень. Продукція активних форм кисню ВНТ. З’ясовуючи здатність ВНТ генерувати АФК у водній суспензії, ав- тори роботи [13] з використанням методу електрон- ного парамагнітного резонансу (ЕПР) та спінових уловлювачів (5,5-диметил-1-піролін-N-оксиду) по- казали, що очищені БВНТ (діаметр — 9,7 ± 2,1 нм, довжина — 5,9 ± 0,05 мкм) як по одинокі, так і агрего- вані у водній суспензії майже не продукували супер- оксидні радикал-аніони та гідроксильні радикали. Наступним кроком було оцінити поведінку ВНТ за наявності гідроксильних та супероксидних радикал- аніонів. Для цього гідроксильні радикали генерува- ли шляхом реакції Фентона при ультрафіо летовому (УФ) опроміненні перекису водню, а супероксид- ні радикали — ксантин/ксантин оксидною систе- мою та при УФ-опроміненні розчину рибофлавіну. Кількість утворених гідроксильних та супероксид- них радикал-аніонів збільшувалася лінійно і досягала максимальної концент рації 1,3 та 13,0 мМ відповід- но. Однак при додаванні 5 мг/мл БВНТ у середови- ще, яке містило гідроксильні радикали, відзначали зниження їх концентрації з 1,3 до 0,28 мМ. За наяв- ності 5 мг/мл БВНТ у середовищі, яке містило су- пероксидні радикали, мало місце зниження концен- трації аніон-радикалів з 13 до 6 мМ. Таким чином, очищені БВНТ можуть бути ефективними перехо- плювачами АФК (·OH та O2· –) незалежно від джерел їх генерування. Питання щодо молекулярного меха- нізму нейтралізації АФК БВНТ залишилося відкри- тим. У дослідженні [14] з використанням 2',7'-дихло- рогідрофлуоресцеїн діацетату (ДХФДА) встановле- но, що неочищені БВНТ (діа метр — 10 нм; домішки заліза — 3,75%) та ОВНТ (діа метр — 1 нм; домішки заліза — 1,13%) у водній суспензії взагалі не проду- кували АФК (O2· –, H2O2, NO) упродовж 24 год. Отже, ВНТ незалежно від їх типу (ОВНТ чи БВНТ), ста- ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ ВУГЛЕЦЕВИХ НАНОТРУБОК У ПРОТИРАКОВІЙ ТЕРАПІЇ Резюме. Узагальнено літературні дані досліджень щодо здатності вугле- цевих нанотрубок генерувати активні форми кисню у суспензіях нормаль- них та злоякісно трансформованих клітин, а також викликати селек- тивну деструкцію пухлинних клітин унаслідок гіпертермічного ефекту, що відкриває реальні можливості їх практичного використання в онкології. С.В. Прилуцька О.В. Ременяк А.П. Бурлака Ю.І. Прилуцький Київський національний університет ім. Тараса Шевченка Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України, Київ, Україна Ключові слова: вуглецеві нанотрубки, активні форми кисню, гіпертермія. ÌÎËÅÊÓËßÐÍÀß ÌÅÄÈÖÈÍÀ È ÍÀÍÎÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ Â ÎÍÊÎËÎÃÈÈ 6 Î Í Ê Î Ë Î Ã È ß • Ò. 1 2 • ¹ 1 • 2 0 1 0 ну агрегації та домішок металів не продукують АФК у водній суспензії, а, навпаки, проявляють здатність їх нейтралізувати [13, 14]. Досліджували також такі фізико-хімічні власти- вості ВНТ, як гідрофільність та наявність дефектів у їх структурі (вільні зв’язки на кінцях ВНТ) і вплив цих властивостей на здатність ВНТ генерувати АФК та/або пригнічувати їх утворення [15]. Для цього були використанні різні типи БВНТ: БВНТ1 — гідрофільні, з дефектами у структурі; БВНТ2 — менш гідрофільні, з дефектами; БВНТ3 — повністю гідрофобні, без де- фектів; БВНТ4 — гідрофобні, з дефектами у структу- рі. Діаметр усіх зразків ВНТ — 20–50 нм, довжина — 0,70 ± 0,07 мкм. Методом ЕПР з використанням спі- нового уловлювача 5,5-диметил-1-піролін-N-оксиду було показано, що всі зразки БВНТ (концентра- ція — 5 мг/мл) не генерували гідроксильні радикали у водній суспензії за наявності перекису водню. При внесенні БВНТ1, БВНТ2 та БВНТ4 (5 мг/мл) у водне середовище з гідроксильними радикалами, які утво- рювалися шляхом реакції Фентона і фотолізу пере- кису водню, відзначали повне пригнічення генерації гідроксильних радикалів. Проте за наявності БВНТ3 продукція радикалів залишалася на такому ж рівні. На думку авторів, зниження рівня АФК за наявнос- ті БВНТ1, БВНТ2 та БВНТ4 пов’язане з дефектами у їх структурі. Наведені результати суперечать дум- ці, що цитотоксична дія ВНТ пов’язана зі здатністю продукувати АФК. Водночас існують інші дані, згідно з якими за умов in vitro ВНТ здатні генерувати АФК, що може призводити до окисного стресу і загибелі клітин. Таку цитотоксичну дію ВНТ автори пов’язують з на- явністю у їх складі великої кількості домішок заліза (як каталізатора при синтезі ВНТ), яке в результа- ті окислення чи відновлення може переходити як з двовалентного до тривалентного, так і навпаки, що спричиняє продукцію великої кількості АФК і при- зводить до загибелі клітин. Процес генерації АФК має часо- та дозозалежний характер. Так, з вико- ристанням ДХФДА було виявлено, що через 24 год інкубації альвеолярних макрофагів (АМФ) щурів NR8383 (2 f 105 клітин/пробу) за наявності неочище- них ОВНТ (діаметр — 1–2 нм) та БВНТ (діаметр — 10–20 нм) у концентрації 5, 10 та 50 мкг/мл мало місце збільшення продукції АФК (O2· –, H2O2, NO) в 1,8; 3,6 і 4,0 раза та в 1,8; 2,2 і 2,4 раза відповідно відносно контролю, а за наявності очищених ОВНТ процес генерації АФК (O2· –, H2O2, NO) не спосте- рігали взагалі [16]. Автори роботи [17] за допомо- гою 4,5-діамінофлуоресцеїну встановили, що після 6 год інкубації АМФ мишей RAW 264.7 (3 f 105 клі- тин/пробу) за наявності 0,1 мг/мл очищених ОВНТ (діаметр — 1–4 нм, вміст заліза — 0,23%) продуку- вання АФК (O2· –, NO) відсутнє. На думку авторів розглянутих досліджень [16, 17], продукція АФК (O2· –, H2O2, NO) зумовлена наявністю значної кіль- кості іонів металів у складі ВНТ. Після 24 год інкубації кератиноцитів миші НЕL-30 (1,5 f 105 клітин/мл) за наявності неочище- них ОВНТ (діаметр — 1 нм, домішки заліза — 1,13%) та БВНТ (діаметр — 10 нм, домішки заліза — 3,75%) у концентрації 5, 10 та 25 мкг/мл відзначали збіль- шення продукції АФК відносно контролю (H2O2) в 1,4; 2,0 і 4,0 раза та в 2,8; 4,0 і 7,0 раза відповідно [14]. Було відзначено, що із збільшенням концентрації ОВНТ та БВНТ генерація АФК збільшувалася, тобто ефект був дозозалежним. Встановлено також (з ви- користанням ДХФДА), що після 12 год інкубації ке- ратиноцитів людини НаСаТ (104 клітин/пробу) з не- очищеними ОВНТ у концентрації 0,1; 0,5; 1,0; 5,0 та 10,0 мкг/мл мало місце дозозалежне збільшення продукції АФК (O2· –, H2O2, NO) відносно контролю в 1,2; 1,3; 2,7; 2,9 та 4,0 раза відповідно [18]. Було виявлено (з використанням ДХФДА) до- зозалежне збільшення продукції АФК (O2· –, H2O2, NO) при інкубації епітеліальних клітин легень щу- рів (0,1 f 105 клітин/пробу) за наявності неочищених ОВНТ. Після 3 год інкубації клітин за наявності 2,5; 5 та 10 мкг/мл ОВНТ відзначали збільшення продук- ції АФК відносно контролю в 2,5; 4,5 та 6,5 раза від- повідно. Генерації АФК мала часозалежний харак- тер. При інкубації епітеліальних клітин за наявнос- ті 5 мкг/мл ОВНТ упродовж 30, 60, 120, 240 та 300 хв відзначали збільшення продукції АФК у 2, 3, 5, 10 та 13 разів відповідно. ОВНТ у концентрації від 0,1 до 1,0 мкг/мл викликали незначне збільшення про- дукції АФК. Зроблено висновок, що токсична дія не очищених ОВНТ на епітеліальні клітини легень щурів пов’язана зі збільшенням продукції АФК, що призводить до окисного пошкодження клітин та їх загибелі [19]. Також дослід жено (з використанням ДХФДА) здатність неочищених ОВНТ (~95% C, 2% Fe, < 0,001% Co, Ni, Mn; діаметр — 0,9–1,7 нм, до- вжина — < 1 мкм) у концент рації 2,78; 8,33; 25,0 та 100,0 мкг/мл генерувати АФК (O2· –, H2O2, NO) у сус- пензії епітеліальних клітин легень мишей FE1-MML (0,5 f 105 клітин/пробу) упродовж 3 год інкубації. По- казано, що ОВНТ у концентрації < 25 мкг/мл у вод- ній та клітинній суспензіях викликали дозозалежне збільшення продукції АФК (ОВНТ у безклітинному середовищі продукували АФК ефективніше, ніж за наявності клітин). Однак при концентраціях 25 та 100 мкг/мл мало місце зниження генерування АФК, що пов’язують з агрегацією ОВНТ [20]. Подібні дослідження були проведені й на рако- вих клітинах. Показано (з використанням ДХФДА), що після 6 год інкубації пухлинних епітеліальних клітин легені людини А549 (0,5 f 104 клітин/пробу) за наявності 50 та 200 мкг/мл неочищених БВНТ мало місце зростання продукції АФК (O2· –, H2O2, NO) в 1,5 та 2,2 раза порівняно з контролем, тоді як після 12 год інкубації клітин з неочищеними БВНТ у згаданих концентраціях генерація АФК (O2· –, H2O2, NO) підвищувалася у 3,5 та 4,4 раза. Зробле- но висновок, що генерація АФК клітинами А549 за наявності неочищених БВНТ прямо пропорційно 7Î Í Ê Î Ë Î Ã È ß • Ò. 1 2 • ¹ 1 • 2 0 1 0 ÌÎËÅÊÓËßÐÍÀß ÌÅÄÈÖÈÍÀ È ÍÀÍÎÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ Â ÎÍÊÎËÎÃÈÈ залежить від часу інкубації та концентрації остан- ніх; індуковане БВНТ підвищення концентрації АФК призводить до окисного пошкодження та за- гибелі клітин [21]. Після 90 хв інкубації нормаль- них і ракових мезотеліальних клітин людини за на- явності 500 мкг/мл неочищених ОВНТ (діаметр — 0,8–2 нм; домішки: нікель — 20,6%; залізо — 0,07%; ітрій — 6,2%) за допомогою методу ЕПР відзнача- ли значне збільшення продукції гідроксильних ра- дикалів (·OH) відносно контро лю, причому продук- ція ·OH у суспензії нормальних клітин була в 1,6 раза вищою, ніж у суспензії пухлинних клітин [22]. Піс- ля 90 хв інкубації нормальних та ракових мезоте- ліальних клітин людини з 150 мкг/мл неочищених ОВНТ також мало місце зростання генерування су- пероксидних аніон-радикалів (O2· –) в обох типах клітин, при цьому у нормальних клітинах продук- ція O2· – була значно вищою, ніж у пухлинних, хоча за відсутності ОВНТ нормальні клітини не проду- кували АФК узагалі. Дані деяких авторів вказують також, що і очи- щені ВНТ за наявності клітин здатні генерувати АФК. Так, у роботі [23] встановлено (з використан- ням ДХФДА), що через 24 год інкубації фіброблас- тів ембріона миші BALB/3T3 (5,0 f 105 клітин/пробу) за наявності 5, 10, 20 та 50 мкг/мл очищених ОВНТ (>99%; діаметр — 8 нм; довжинa — <5 мкм) мало місце збільшення продукції АФК (O2· –, ·OH) в 1,0; 2,2; 2,5 та 4,0 раза відповідно. Гіпертермічний ефект ВНТ. Дослідження свід- чать, що ВНТ, проникаючи всередину клітин [24], за дії ближнього інфрачервоного (ІЧ) світла (700– 1100 нм) здатні локально розігріватися і «вибухати», поводячи себе як нанобомби, ударна хвиля яких зни- щує як клітини, так і кровоносні судини, які їх за- безпечують поживними речовинами. Після такого «вибуху» макрофаги ефективно утилізують залиш- ки як ВНТ, так і клітин [25]. У роботі [26] виявлено, що ОВНТ (довжина — 150 нм), модифіковані однонитковою ДНК з флуо- ресцентно (флуоресцеїн ізотіоціанат) міченим ци- тозином (Cy3 — ДНК), за дії лазерного випромі- нювання в діапазоні ІЧ-світла (λ = 808 нм) здатні нагріватися до 70 °С упродовж 2 хв. У своїх подаль- ших дослідженнях автори використали ОВНТ (діа- метр — 1,2 нм), модифіковані залишками фоліє- вої кислоти, оскільки відомо, що ракові клітини на відміну від нормальних клітин містять рецеп- тори фолієвої кислоти, які полегшують ендоци- тоз фолатвмісних речовин. Зокрема, клітини HeLa (~4 f 105 клітин/пробу) інкубували при наявності модифікованих фолієвою кислотою (~2,5–5 мг/л) ОВНТ упродовж 12–18 год. Після цього клітинну суспензію відмивали від ОВНТ, які не проникли все- редину клітин, і опромінювали лазерним променем. Відзначали загибель пухлинних клітин, які містили рецептор фолієвої кислоти. Пошкоджень нормаль- них клітин у цьому випадку не відзначали. Безтимусним мишам з трансплантованим раком нирки вводили в уражений орган 100 мкг БВНТ та опромінювали лазером (λ = 1064 нм, густина енер- гії — 3 Вт/см2) упродовж 30 с. Встановлено, що у 80% мишей пухлини поступово зменшувалися у роз- мірах, а потім повністю зникали. Жодних пошко- джень внутрішніх органів та їх тканин не було ви- явлено [27]. У роботі [28] досліджено вплив оксаліплати- ну та мітоміцину С (300 мкМ) у комплексі з БВНТ (довжина — 2 мкм; 100 мкг/мл) на життєздатність клітин колоректального раку HCT 116 та RKO (1–2 f 104 клітин/пробу). Суспензії піддавали дії ла- зерного випромінювання (λ = 1064 нм, потужність — 3 Вт та діаметр пучка — 1 см) протягом 8–11 с. За наявності оксаліплатину життєздатність клітин HCT 116 та RKO знижувалася у 5 разів порівняно з контро лем (клітини за наявності БВНТ та відсут- ності лікарських препаратів), а за наявності мітомі- цину С — у 2 рази. Автори дійшли висновку, що по- єднання хіміотерапевтичних препаратів з термічною дією ВНТ є ефективішим, ніж їх окреме застосуван- ня. Наявність БВНТ у суспензії ракових клітин при- швидшує їх нагрівання та збільшує проникність клі- тинної мембрани для лікарських речовин. Однак відомо, що ІЧ-випромінювання здатне проникати у тканини не глибше ніж на 4 см (менше ніж на 2 см при довжині хвилі 1064 нм) [29]. Тому за- стосування ІЧ-світла у протираковій терапії з метою нагрівання ВНТ/пухлин є обмеженим і може вико- ристовуватися лише для знищення поверхнево роз- міщених пухлин. Водночас електромагнітне випро- мінювання радіочастотного діапазону дозволяє ро- зігрівати ВНТ/пухлини до потрібної температури на будь-якій глибині. ОВНТ, модифіковані препара- том Kentera (Zyvex Corp, Richardson, Tex), були ви- користані для термічного ушкодження ракових клі- тин печінки (HepG2, Hep3B) та підшлункової залози (аденокарцинома Panc-1) у системі in vitro радіо- хвилями. Клітини інкубували за наявності ОВНТ у концентрації 5, 50, 125, 250 та 500 мг/л протягом 24 год при 37 °С, після чого суспензію опроміню- вали радіохвилями (частота — 13,56 МГц, довжи- на хвилі — ~22 см, потужність — 600 Вт) протягом 2 хв. Загибель усіх типів ракових клітин відзначали за наявності у них суспензії максимальної концен- трації ОВНТ [30]. Подібні дослідження також про- ведені в системі in vivo. Білим кроликам (3–3,5 кг) з раком печінки (VX2) внутрішньовенно вводили ОВНТ, після чого їх опромінювали радіохвилями (частота — 13,56 МГц, довжина хвилі — ~22 см, по- тужність — 600 Вт) протягом 2 хв. Через 48 год від- значали повний некроз злоякісних утворень. У тва- рин, яким вводили ОВНТ, але не піддавали їх дії радіохвиль, життєздатність клітин раку печінки не змінювалася. Нарешті відзначимо, що було запропоновано ви- користати ВНТ як транспортери лікарських засобів у протираковій терапії. Так, у роботі [31] показано, ÌÎËÅÊÓËßÐÍÀß ÌÅÄÈÖÈÍÀ È ÍÀÍÎÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ Â ÎÍÊÎËÎÃÈÈ 8 Î Í Ê Î Ë Î Ã È ß • Ò. 1 2 • ¹ 1 • 2 0 1 0 що ВНТ можуть транспортувати протеїни, зокрема цитохром С, який володіє сильними окисними влас- тивостями, і спричиняти загибель ракових клітин. Встановлено також, що ОВНТ транспортують ДНК олігонуклеотиди до ядра ракових клітин і таким чи- ном викликають їх селективну деструкцію, не по- шкодивши при цьому нормальних клітин [26]. Як бачимо, ВНТ є перспективними матеріала- ми щодо їх застосування у протираковій терапії, але це вимагає проведення подальших комплекс- них біофізичних та біохімічних експерименталь- них досліджень. ВИСНОВКИ 1. Як очищені, так і неочищені (з домішками металу-каталізатора) ВНТ за відсутності клітин майже не продукують АФК, а, навпаки, пригнічу- ють їх утворення. 2. За присутності клітин (незалежно від типу останніх) неочищені ВНТ сприяють збільшенню генерації АФК, що в кінцевому результаті призво- дить до загибелі клітин. 3. За дії короткотривалого опромінення у ближ- ньому ІЧ- та радіочастотному діапазонах ВНТ здат- ні викликати деструкцію клітин унаслідок гіпертер- мічного ефекту. 4. Такі властивості ВНТ можуть бути викорис- тані у розробці методів контрольованого продуку- вання АФК та фототермії, направлених на індук- цію окисного стресу та вибіркову загибель пухлин- них клітин. ЛІТЕРАТУРА 1. Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon. Nature 1991; 354: 56–8. 2. Dresselhaus MS, Dresselhaus G, Eklund PC. Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes: Their Properties and Applications. New York: Academic Press, 1996. 985 p. 3. Harri PJF. Carbon Nanotubes and Related Structures. Cambridge: University Press, 1999. 294 p. 4. Cataldo F, Da Ros T. Medicinal Chemistry and Pharmacological Potential of Fullerenes and Carbon Nanotubes. Carbon Materials: Chem Phys 2008; 1: 283–316. 5. Прилуцька СВ, Ременяк ОВ, Гончаренко ЮВ та ін. Вуглецеві нанотрубки як новий клас матеріалів для біонанотехнології. Біотехнологія 2009; 2: 13–24. 6. Prylutska SV, Grynyuk II, Matyshevska OP, et al. Estimation of multi-walled carbon nanotubes toxicity in vitro. Phys Engin 2008; 40: 2565–9. 7. Matyshevska OP, Karlash AYu, Shtogun YaV, et al. Self- organizing DNA/carbon nanotube molecular film. Mater Sci Engin 2001; 15: 249–52. 8. Buzaneva E, Karlash A, Yakovkin K, et al. DNA nanotechnology of carbon nanotube cells: physico-chemical models of self- organization and properties. Mater Sci Engin 2002; 19: 41–5. 9. Gao H, Kong Y. Simulation of DNA-nanotube interactions. Ann Rev Mater Res 2004; 34: 123–50. 10. Бурлака АП, Сидорик ЄП. Реактивні форми кисню та окис азоту при пухлинному процесі. Київ: Наукова дум- ка, 2006. 146 c. 11. Зоров ДБ, Банникова СЮ, Белоусов ВВ. Друзья или враги. Активные формы кислорода и азота. Биохимия 2005; 70: 265–72. 12. Prylutskyy YuI, Durov SS, Ogloblya OV, et al. Molecular dynamics simulation of mechanical, vibrational and electronic properties of carbon nanotubes. Comput Mater Sci 2000; 17: 352–5. 13. Fenoglio I, Tomatis M, Lison D, et al. Reactivity of carbon nanotubes: Free radical generation or scavenging activity? Free Radical Biol Med 2006; 40: 1227–33. 14. Grabinski C, Hussain S, Lafdi K, et al. Effect of particle Dimension on Biocompatibility of Carbon Nanomaterials. Carbon 2007; 45: 2828–35. 15. Fenoglio I, Greco G, Tomatis M, et al. Structural defects play a major role in the acute lung toxicity of multiwall carbon nanotubes: physicochemical aspects. Chem Res Toxicol 2008; 21: 1690–7. 16. Pulskamp K, Diabat S, Krug HF. Carbon nanotubes show no sign of acute toxicity but induce intracellular reactive oxygen species in dependence on contaminants. Toxicol Lett 2007; 168: 58–74. 17. Shvedova AA, Kisin ER, Mercer R. Unusual inflammatory and fibrogenic pulmonary responses to single-walled carbon nanotubes in mice. Physiol: Lung Cell Mol Physiol 2005; 289: 698–708. 18. Manna SK, Sarkar S, Barr J. Single-Walled Carbon Nanotube Induces Oxidative Stress and Activates Nuclear Transcription Factor-B in Human Keratinocytes. Nano Lett 2005; 5: 1676–84. 19. Sharma CS, Sarkar S, Peiyakaruppan A, et al. Single- walled carbon nanotubes induces oxidative stress in rat lung epithelial cells. J Nanosci Nanotechnol 2007; 7: 2466–72. 20. Jacobsen NR, Pojana G, White P. Genotoxicity, Cytotoxicity, and Reactive Oxygen Species Induced by Single- Walled Carbon Nanotubes and C60 Fullerenes in the FE1- MutaTM Mouse Lung Epithelial Cells. Environ Mol Mutagen 2008; 49: 476–87. 21. Zhong L, Ye S, Wu Y, Zhang Q. Heme оxygenase induction confers cellular adaptive response against multi-walled carbon nanotubes-induced cytotoxicity in A549 cell. Bio Med Engin Inform 2008; 2: 624–8. 22. Pacurari M, Yin XJ, Zhao J. Raw Single-Wall Carbon Nanotubes Induce Oxidative Stress and Activate MAPKs, AP-1, NF-B, and Akt in Normal and Malignant Human Mesothelial Cells. Environ Health Perspect 2008; 116: 1211–7. 23. Yang H, Liu C, Yang D, et al. Comparative study of cytotoxicity, oxidative stress and genotoxicity induced by four typical nanomaterials: the role of particle size, shape and composition. J Appl Toxicol 2009; 29: 69–78. 24. Ременяк ОВ, Прилуцька СВ, Бичко АВ та ін. Мембрано- тропна дія вуглецевих нанотрубок. Доп НАН України 2009; 2: 163–7. 25. Sinha N, Yeow JT. Carbon Nanotubes for Biomedical Applications. IEEE Trans Nanobiosci 2005; 4: 180–95. 26. Kam NWS, Dai H, O’Connel M, et al. Carbon nanotubes as multifunctional biological transporters and nearinfrared agents for selective cancer cell destruction. Proc Natl Acad Sci 2005; 102: 11600–5. 27. Burke A, Ding X, Singh R. Long-term survival following a single treatment of kidney tumors with multiwalled carbon nanotubes and near-infrared radiation. PNAS Early Edit 2009; 106: 1–6. 28. Levi-Polyachenko NH, Merkel EJ, Jones BT, et al. Rapid рhotothermal intracellular drug delivery using multiwalled carbon nanotubes. Mol Pharmaceut 2009; 6: 1092–9. 29. Levi-Polyachenko NH, Carroll DL, Stewart JH. Applications of Carbon-Based Nanomaterials for Drug Delivery in Oncology. Med Chem Pharmacol Potential Fulleren Carbon Nanotub 2008; 1: 223–66. 30. Gannon CJ, Cherukuri P, Yakobson BI. Carbon nanotube — enhanced thermal destruction of cancer cells in a noninvasive radiofrequency field. Cancer 2007; 110: 2654–65. 9Î Í Ê Î Ë Î Ã È ß • Ò. 1 2 • ¹ 1 • 2 0 1 0 ÌÎËÅÊÓËßÐÍÀß ÌÅÄÈÖÈÍÀ È ÍÀÍÎÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ Â ÎÍÊÎËÎÃÈÈ 31. Kam NWS, Dai H. Carbon Nanotubes as Intracellular Protein Transporters: Generality and Biological Functionality. J Am Chem Soc 2005; 127: 6021–6. PERSPECTIVE OF CARBON NANOTUBES APPLICATION IN CANCER THERAPY S.V. Prylutska, О.V. Remeniak, A.P. Burlaka, Yu.I. Prylutskyy Summary. Generalized literary research data regarding the ability of carbon nanotubes generate reactive oxygen species in the suspensions of normal and malignant transformed cells and cause selective destruction of tumor cells by hyperthermia effect that opens real opportunities for their practical use in oncology. Key Words: carbon nanotubes, reactive oxygen species, hyperthermia Адреса для листування: Прилуцька С.В. 01601, Київ, вул. Володимирська, 60 Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, хімічний факультет E-mail: PSVit@bigmir.net

Перспективи використання вуглецевих нанотрубок у протираковій терапії

Репозитарії

Схожі ресурси