Chitosan-Nanopartikel zur verstärkenden Wirkung von Krebsmedikamenten

Krebs ist durch seine frühe Immuninvasion und Metastasierung schwer zu behandeln. In der hier vorgestellten Studie werden die oft genutzten Chemotherapeutika 5-Flourouracil und Cisplatin in TPP-quervernetzten Chitosan-Nanopartikeln verkapselt und ihr in vitro anti-Krebseffekt untersucht.

Chitosannanopartikel fördern die In-vitro-Freisetzung, die antibakterielle und krebsbekämpfende Wirkung von 5-Flourouracil und Cisplatin

Ahmad, N.; Khan, M.R.; Palanisamy, S.; Mohandoss, S. Anticancer Drug-Loaded Chitosan Nanoparticles for In Vitro Release, Promoting Antibacterial and Anticancer Activities. Polymers 2023, 15, 3925. https://doi.org/10.3390/polym15193925

Krebs gilt als eine der tödlichsten Krankheiten der Welt und ist einer der Hauptgründe für Morbidität. Für eine effiziente Behandlung sind vor allem die frühe Immuninvasion und Metastasierung der Krebszellen ein Problem. Behandelt wird Krankheit durch Operationen, Bestrahlung und Chemotherapie. In der Chemotherapie werden häufig Wirkstoffe wie 5-Flourouracil (FA), Cisplatin (CP), Gemcitabine und Doxorubicin eingesetzt.

Verbessert werden kann deren therapeutischer Nutzen durch die Verwendung von Nanopartikeln. Neben einer erhöhten Wirkung, kann die Dosis und somit auch die auftretenden Nebenwirkungen reduziert werden. Vielversprechend dafür sind Chitosan-Nanopartikel (CTS-NPs), insbesondere durch die gute Bioabbaubarkeit, Biokomptabilität und nicht-toxischen Eigenschaften von CTS. Typische Herstellungsmethoden für Nanopartikel sind: Sprühtrocknung, ionotrope Gelation, chemisches Crosslinking und Präzipitation. Besonders beliebt ist davon die ionotrope Gelation. Dort werden Chitosan und ein Crosslinker wie TPP unter Rühren gemischt und die Nanopartikel bilden sich aufgrund der elektrostatischen Interaktion zwischen dem positiv-geladenen CTS und dem negativ-geladen TPP. TPP wird häufig als Crosslinker für CTS genutzt, da es nicht-toxisch ist, zu einer schnellen Gelierung führt und in Kombination mit CTS als CTS-TPP-NPs zu einer verlängerten Freisetzungszeit und höheren Effizienz von Wirkstoffen führt.

Aus diesem Grund werden in der hier präsentierten Studie FA und CP in mit TPP quervernetzte CTS-NPs verkapselt. Dabei wurde ein Chitosan mit einem Molekulargewicht von 50-190 kDa eingesetzt. Die NPs werden dabei über ionotrope Gelation hergestellt. Charakterisiert werden die Partikelgröße, Form und Struktur der NPs, sowie die Wirkstofffreisetzung von FA und CP. Zusätzlich dazu werden die physiochemischen Eigenschaften der FA-CTS-TPP-NPs, CP-CTS-TPP-NPs und CTS-TPP-NPs, die antimikrobielle Aktivität gegen St. aureus und E. coli, der in vitro anti-Krebseffekt und die Zytotoxizität untersucht.

ERGEBNISSE

• Gute Dispersion der Nanopartikel mit einem Durchmesser von 395,3±14,3 nm (CTS-TPP-NPs), 126,7±2,6 nm (CP-CTS-TPP-NPs) und 82,5±2,3 nm (FA-CTS-TPP-NPs)
• In vitro-Freisetzungsstudien zeigten eine kontrollierte und anhaltende Freisetzung von CP und FA aus den CTS-TPP-NPs, wobei die Freisetzungsmengen 72,9±3,6 % und 94,8±2,9 % betrugen
• Bessere antimikrobielle Aktivität von FA-CTS-TPP-NPs (91,37±4,37% und 89,28±3,19%) im Vergleich zu CP-CTS-TPP-NPs (63,41±3,84% und 57,62±4,28%) gegenüber gegen E.coli und St. aureus
• In den Versuchen zur Zytotoxizität und zum Lebend/Tot-Assay wurde gezeigt, dass die krebshemmende Wirkung der FA-CTS-TPP-NPs und CP-CTS-TPP-NPs höher war als die der CTS-TPP-NPs und der CP/FA-Medikamente

Schlussfolgerung: Mit TPP-quervernetzte CTS-NPs beladen mit CP und FA besitzen großes Potential für zukünftige Applikationen in klinischen und biomedizinischen Anwendungen.

Link zum Artikel: https://www.mdpi.com/2073-4360/15/19/3925

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