Nanocompuestos PNIPAM-Pirrol Dirigidos NIR-Responsivos para Terapia Quimio-Fototérmica Sinérgica Cáncer Mama

Resumen

La terapia combinada basada en nanocompuestos multifuncionales se considera enfoque prometedor para mejorar eficacia terapéutica cáncer. Aquí reportamos nanocompuestos multifuncionales basados en poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAM) dirigidos para terapia quimio-fototérmica sinérgica hacia células cáncer mama. Para aumentar temperatura transición, ácido acrílico (AAc) añadido en proceso sintético PNIPAM, mostrando que temperatura crítica inferior solución (LCST) intrínseca cambió a 42 °C. Para generar efecto fototérmico bajo irradiación láser infrarrojo cercano (NIR) (808 nm), nanopartículas polipirrol (ppy) decoradas uniformemente en PNIPAM-AAc. Ácido fólico (FA), como ligando dirigido a cáncer, conjugado exitosamente en grupos carboxilo sobrantes en red PNIPAM. Liberación fármaco nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA disparada eficientemente respuesta cambio temperatura por irradiación láser NIR. Confirmamos PNIPAM-ppy-FA internalizado células cáncer mama MDA-MB-231 por endocitosis mediada receptor folato y mejoró significativamente eficacia terapéutica con tratamiento combinado efectos quimio-fototérmicos. Por tanto, nuestro trabajo fomenta exploración נוספת agentes nanoportadores multifuncionales para enfoques terapéuticos sinérgicos diferentes tipos células cáncer.

Introducción

Sistema liberación fármacos (DDS) método potente administrar compuesto farmacéutico lograr efecto terapéutico terapia cáncer. Aunque objetivo DDS entregar fármaco activo acumular área deseada, DDS convencional a menudo acompañado efectos secundarios severos e ineficiente eficacia terapéutica. Superar obstáculos, variedad nanoportadores con capacidad responder estímulos internos/externos específicos: temperatura, luz, pH, campo eléctrico, oxidación-reducción, actividad enzimática, concentración antígeno, desarrollados DDS avanzados para inducir liberación fármaco sostenida controlada.

Uno varios estímulos, nanoportador termorresponsivo enfoque potente mejorar tratamiento cáncer, porque fármacos nanopartículas liberados cierta temperatura. Además, ventaja nanopartículas termosensibles combinable otros estímulos inducir erradicación completa cáncer. Como nanopartícula termorresponsiva, poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAM) recibido más atención, exhibe transición fase temperatura crítica inferior solución (LCST) ~32 °C. Debajo LCST, red polimérica PNIPAM estado hinchado por enlaces hidrógeno. Por otro lado, PNIPAM transita estado hidrofóbico enlaces hidrógeno reducidos, resultando colapso red polimérica arriba LCST. Comparado otras nanopartículas, nanoportador PNIPAM ventaja alta eficiencia encapsulación fármaco, capacidad liberación controlada, buena biocompatibilidad. Sin embargo, por liberación espontánea fármaco temperatura corporal, nanoportador PNIPAM no suficiente DDS avanzados. Superar esto, estudios previos añadieron ácidos orgánicos (vinil acético, acrílico, alil acético) proceso sintético PNIPAM, resultando reducción efectos secundarios liberación continua fármaco.

Recientemente, estudios enfocados nuevos enfoques terapéuticos integración dos o más estímulos nanopartículas disparadas para eficacia terapéutica cáncer mejorada. Ejemplo, terapia fototérmica (PTT) exhibe ventajas: control preciso luz tumores, penetración no invasiva, baja toxicidad células normales. Combinar nanopartículas PTT, agentes fototérmicos (nanobarras oro, nanotubos carbono, polipirrol (ppy), óxido grafeno) encapsulados uniformemente nanopartículas PNIPAM. Estudio previo fabricó nanobarras oro recubiertas sílice mesoporosa con capa PNIPAM termo-pH-responsiva y exploró aplicaciones terapia cáncer in vivo. Sin embargo, nanocompuestos PNIPAM requieren proceso sintético multi-paso. Además, nanocompuestos no tenían moiety dirigido células cáncer específicas, podría causar efectos secundarios graves otros órganos/tejidos normales. En informe previo, desarrollamos sistema liberación bidireccional controlada usando propiedades termo-pH-sensibles PNIPAM. Nanogeles PNIPAM copolimerizados contenidos ácido acrílico (AAc) control eficiente LCST. Mejorar dirigido cáncer eficacia terapéutica, desarrollamos terapia combinada dirigida cáncer usando efectos quimio-fototérmicos (Esquema 1). Al elevar temperatura irradiación láser NIR, fármacos nanocompuestos PNIPAM termorresponsivos liberados y efecto fototérmico activado subsiguientemente. Por FA conjugado, nanocompuestos PNIPAM mostraron eficacia terapéutica significativamente mejorada células cáncer mama MDA-MB-231.

Materiales y Métodos

Materiales

NIPAM, N,N'-metilenebisacrilamida (MBA), persulfato potasio (KPS, 99 %), N-(3-Dimetilaminopropil)-N'-etilcarbodiimida clorhidrato (EDC) e N-Hidroxisuccinimida (NHS) Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA). Polivinilpirrolidona (PVP) y pirrol (98 %) Alfa Aesar (Ward Hill, MA, USA). AAc Dae Jung Chemicals & Materials Co. Ltd (Korea). FA-PEG-amina (FA-PEG-NH₂, PM: 5 kDa) Nanocs, Inc. (New York, NY, USA). Clorhidrato doxorrubicina (Dox) Tokyo Chemical Industry Co. Ltd (Tokyo, Japan). Todos químicos/materiales uso comercial sin purificación adicional.

Síntesis Nanopartícula PNIPAM-AAc Decorada ppy

Nanopartícula PNIPAM copolimerizada AAc termorresponsiva sintetizada método polimerización radical [15]. 1,13 g monómero NIPAM, 0,077 g MBA, 0,136 g AAc disueltos 100 mL agua desionizada añadidos matraz tres cuellos 250 mL. Tras 30 min, temperatura reacción aumentada 80 °C agitación vigorosa 1 h. Inducir polimerización, KPS (1,5 mg) añadido mezcla, agitación 4 h. Mezcla dializada contra membrana corte peso molecular (MWCO) 12-14 kDa agua desionizada 7 días eliminar monómero no reaccionado, iniciador, iones dispensables, nanopartícula PNIPAM-AAc obtenida liofilización 48 h. Funcionalizar efecto fototérmico, ppy decorado nanopartículas PNIPAM-AAc [25]. PVP (50 y 100 mg) y monómero pirrol (50 y 100 μL) añadidos rápidamente 10 mg/mL solución PNIPAM-AAc agitación 12 h temperatura ambiente. Luego KPS (3,4 mg) insertado solución PNIPAM-AAc agitación adicional 14 h. PNIPAM-ppy decorado centrifugado tres veces agua destilada. PNIPAM-ppy-5 y PNIPAM-ppy-10 obtenidos liofilización 48 h.

Síntesis Nanocompuestos PNIPAM-ppy Dirigidos Cáncer

Obtener nanocompuestos PNIPAM-ppy dirigidos cáncer (PNIPAM-ppy-FA), 10 mg PNIPAM-ppy disuelto fosfato salino (PBS, 10 mL, pH 5,5) ultrasonido 5 min. EDC (15 mg, 0,078 mmol) y NHS (15 mg, 0,13 mmol) añadidos solución PNIPAM-ppy. Tras 1 h, FA-PEG-NH₂ (5 mg) añadido agitación overnight. FA-PEG-NH₂, EDC, NHS no reaccionados eliminados membrana diálisis (MWCO 6-8 kDa), nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA liofilizados 48 h.

Síntesis Nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA Cargados Fármaco Anticancer

10 mg PNIPAM-ppy-FA disuelto agua desionizada ultrasonido 5 min. 0,5 mg/mL Dox añadido gotas solución PNIPAM-ppy-FA, agitación vigorosa temperatura ambiente. Dox no cargado eliminado centrifugación (14.000 rpm, 10 min) purificado agua desionizada. Dox cargado PNIPAM-ppy-FA (Dox@PNIPAM-ppy-FA) obtenido liofilización 48 h.

Caracterización Nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA NIR y Termorresponsivos

Microscopía electrónica transmisión (TEM, JEOL-2100F, JEOL, Japan) caracterizar tamaño, morfología, distribución nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA. Muestras preparadas colocando gota solución agua desionizada (concentración 1 g/L) malla cobre 200 recubierta carbono. Distribución tamaño y carga superficial nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA disueltos agua desionizada ultrasonido 5 min medidos Zetasizer Nano Z (Malvern Instruments, UK). Modificación superficial y enlace químico nanocompuestos confirmados espectroscopía infrarroja transformada Fourier (FT-IR). Espectros FT-IR registrados pastillas KBr usando instrumento Nicolet iS50 (Thermo Fisher Scientific, Inc., USA) rango 400-4000 cm⁻¹ resolución 4 cm⁻¹. Propiedad óptica y capacidad carga Dox nanocompuestos observados espectroscopía UV-Vis (UV 1800, Shimazu, Japan).

Propiedad Fototérmica y Fotoestabilidad Nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA NIR y Termorresponsivos

Propiedad fototérmica Dox cargado PNIPAM-ppy-FA (Dox@PNIPAM-ppy-FA) evaluada detectando cambios temperatura tiempo real. Dox@PNIPAM-ppy-FA disuelto solución acuosa concentraciones 0,05, 0,1, 0,2 mg/mL irradiado 20 min láser NIR 808 nm (MDL-N-808, CNI Optoelectronics Tech. Co. Ltd., China) densidad potencia 2 W/cm². Influencia densidad potencia láser NIR estudiada irradiación 20 min densidades 1, 2, 3 W/cm². Investigar fotoestabilidad contra NIR, solución Dox@PNIPAM-ppy-FA (0,1 mg/mL) expuesta 15 min proceso enfriamiento natural cinco veces. Durante irradiación NIR, temperatura solución medida termopar vinculado termómetro digital (DTM-318, Tecpel Co., Taiwan) cada 60 s 15 min.

Liberación Fármaco NIR y Termorresponsiva Nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA

Estudiar perfiles liberación Dox termorrespuesta, soluciones Dox@PNIPAM-ppy-FA (1 mg/mL) preparadas viales 5 mL agitadas 25, 37, 50 °C. Tiempo liberación definido (0-72 h), sobrenadante cada muestra recogido centrifugación reemplazado volumen igual medio fresco. Cantidad Dox liberado PNIPAM-ppy-FA estimada medida UV-Vis 480 nm. Adicionalmente, comportamiento liberación Dox vía NIR láser estímulo-respuesta solución Dox@PNIPAM-ppy-FA (1 mg/mL) agitada vigorosamente 37 °C irradiada 10 min puntos tiempo predeterminados (1, 2, 3, 4, 5 h). Control: solución Dox@PNIPAM-ppy-FA sin irradiación NIR. Dox liberado determinado método anterior.

Análisis Citotoxicidad Nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA

Citotoxicidad nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA incluyendo PNIPAM-ppy-FA y Dox@PNIPAM-ppy-FA verificada ensayo MTT. Células A549 y MDA-MB-231 sembradas placas 96 pozos densidad 1×10⁴ células/pozo 200 µL medio RPMI 1640 10 % FBS 1 % penicilina-estreptomicina incubadas 37 °C atmósfera humidificada 5 % CO₂. Tras 1 día, 200 µL nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA concentraciones varias (20-100 µL) tratado cada célula placa incubada 24 h. Células lavadas DPBS medio reemplazado medio fresco agente MTT (0,5 mg/mL). Tras otra incubación 4 h, medio cuidadosamente removido 200 µL DMSO añadido cada pozo disolver cristales formazan púrpura internalizados. Absorción medida 595 nm lector microplacas iMark™ (Bio-rad, Hercules, CA, USA).

Análisis Captación Celular Nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA

Evaluar capacidad dirigido células cáncer específicas nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA, células A549 y MDA-MB-231 sembradas placa 8 pozos (ibidi, Munich, Germany) densidad 2×10⁴ células/mL incubadas 24 h. Células incubadas nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA (60 µg/mL) 6 h. Posteriormente, células lavadas dos veces DPBS remover nanocompuestos restantes fijadas 4 % paraformaldehído 15 min. Tras tratamiento 0,1 % Triton-X 15 min temperatura ambiente, células teñidas Alexa Fluor 488 faloidina (1:200, Invitrogen, USA) 1 día 4 °C y 4,6-diamidino-2-fenilindol (DAPI, Thermo Fisher Scientific, USA) 10 min respectivamente. Imágenes captación celular observadas microscopía confocal láser (CLSM, LSM 710, Carl Zeiss, Germany).

Efectos Anticancer Mejorados Nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA vía Irradiación Láser NIR

Eficacia terapéutica combinada in vitro nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA investigada ensayo MTT. MDA-MB-231 (1×10⁴ células/mL) sembradas placas 96 pozos incubadas 24 h. Células lavadas DPBS nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA y Dox@PNIPAM-ppy-FA concentraciones varias (20, 40, 60, 80, 100 μg/mL) añadidos cada pozo manera dependiente concentración. Tras incubación overnight, medio removido, medio fresco añadido. Grupos irradiación láser NIR, células tratadas 5 W/cm² 5 min. Luego MDA-MB-231 lavadas DPBS medio fresco incluyendo MTT añadido. Tras 4 h, medio cuidadosamente removido 200 μL DMSO añadido cada pozo. Finalmente absorbancia 595 nm medida lector microplacas iMark™ determinar viabilidad celular. Otro método observación efectos terapéuticos cáncer, ensayo vivo/muerto realizado. PNIPAM-ppy-FA y Dox@PNIPAM-ppy-FA (60 μg/mL) tratados MDA-MB-231. Tras 24 h, MDA-MB-231 expuestos con/sin irradiación NIR (5 W/cm², 5 min) teñidos calceína AM y etidio homodímero-1. Tras 30 min, células lavadas varias veces DPBS. Imágenes vivo/muerto obtenidas microscopía fluorescencia invertida (Olympus Ix73, Japan).

Resultados y Discusión

Síntesis y Caracterización Nanocompuestos PNIPAM-ppy Dirigidos Cáncer NIR y Termorresponsivos

Generar nanocompuestos basados PNIPAM termorresponsivos, nanopartículas PNIPAM-AAc fabricadas método polimerización radical [15]. Controlar LCST vía irradiación láser NIR, ppy cubierto reacción polimerización PNIPAM-AAc preparado. PNIPAM-ppy-FA dirigido cáncer sintetizado conjugando químicamente FA-PEG-NH₂ grupo carboxilo PNIPAM-AAc. Imágenes TEM Fig. 1a: morfología, tamaño, dispersidad PNIPAM-AAc, PNIPAM-ppy, PNIPAM-ppy-FA observadas. PNIPAM-AAc preparado exhibió forma homogénea diámetro promedio 274,32 ± 11,62 nm. Tras decoración ppy, PNIPAM-ppy y PNIPAM-ppy-FA tamaños similares 275,99 ± 11,41 y 285,77 ± 17,92 nm. Tamaño Dox cargado PNIPAM-ppy-FA aumentó ligeramente 285,77 ± 17,92 a 290,73 ± 12,28 nm, indicando fármacos anticancer cargados nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA [26]. Interesantemente, comparado PNIPAM-AAc, presencia ppy dentro nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA claramente exhibida pequeños puntos negros. Además, por cadena PEG, nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA bien dispersos solución acuosa sin agregación [27]. Diámetros hidrodinámicos promedio PNIPAM-AAc, PNIPAM-ppy, PNIPAM-ppy-FA, Dox@PNIPAM-ppy-FA medidos análisis DLS (Archivo adicional 1: Fig. S1). Diámetros: 432, 450,7, 468,6, 486,7 nm respectivamente. Diferentes métodos analíticos, diámetro cada nanocompuesto mayor TEM, pero tamaño partícula y distribución PNIPAM-ppy-FA exhibieron tendencia similar.

Investigar influencia ppy polimerizado PNIPAM-AAc, valores LCST PNIPAM-AAc y Dox@PNIPAM-ppy-FA medidos diferentes temperaturas (Fig. 1b). Comparado trabajo previo [15], LCST Dox@PNIPAM-ppy-FA ligeramente disminuido PNIPAM-AAc (42 °C). Diferencia causada grupos carboxilo reducidos PNIPAM-AAc por ppy polimerizado y ligando dirigido cáncer conjugado [28]. Monitoreamos cambio tamaño partícula dependiendo temperatura Fig. 1c. Diámetros PNIPAM-AAc y Dox@PNIPAM-ppy-FA medidos rango 25-50 °C. Al aumentar temperatura, PNIPAM-AAc disminuyó 436 a 177 nm. Tamaño Dox@PNIPAM-ppy-FA reducido grandemente 630 a 420 nm, indicando ppy decorado nanocompuestos PNIPAM no afecta altamente aplicaciones DDS controlado termorresponsivo [27].

Valores potencial zeta PNIPAM-AAc, PNIPAM-ppy, PNIPAM-ppy-FA, Dox@PNIPAM-ppy-FA mostraron cambio superficial nanocompuestos antes/después modificación (Fig. 2a). Potencial zeta PNIPAM-AAc -37,1 ± 1,61 mV por grupos carboxilo AAc [29]. Valores PNIPAM-ppy y PNIPAM-ppy-FA aumentaron -29,6 ± 0,96 y -15,6 ± 0,26 mV, indicando polipirrol cargado positivamente y FA-PEG-NH₂ introducidos exitosamente nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA [27]. Por Dox cargado negativamente, potencial zeta Dox@PNIPAM-ppy-FA cambió cargas más negativas (-28,6 ± 0,23 mV). Fig. 2b: síntesis exitosa PNIPAM-AAc, PNIPAM-ppy, PNIPAM-ppy-FA confirmada espectroscopía FT-IR. Espectro PNIPAM-AAc mostró picos vibración estiramiento C-N y CH₂ entre 1100-1200 cm⁻¹, picos C=O, N-H, COOH observados 1545, 1645, 1750 cm⁻¹, pertenecientes PNIPAM-AAc [15]. Polipirrol PNIPAM-ppy y PNIPAM-ppy-FA picos adicionales 935, 1050 cm⁻¹ observados [30]. Espectros PNIPAM-ppy-FA nuevas vibraciones 1107, 2880 cm⁻¹ atribuidas C-O-C cadena PEG. Resultado indicó conjugación química exitosa FA-PEG-NH₂ [31]. Sin embargo, ligando dirigido FA no detectado FT-IR, estructura similar PEG. Confirmar presencia FA nanocompuestos PNIPAM, PNIPAM-AAc, PNIPAM-ppy, PNIPAM-ppy-FA espectroscopía UV-Vis (Fig. 2c). Espectros PNIPAM-AAc y PNIPAM-ppy (sin FA) no mostraron pico absorción, PNIPAM-ppy-FA pico adicional 280 nm distintivo FA [32]. Resultado apoyó moléculas FA injertadas nanocompuestos basados PNIPAM.

Propiedad Fototérmica Nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA vía Irradiación Láser NIR

Usar nanocompuestos PNIPAM fototerapia, propiedad óptica nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA examinada UV-Vis. Fig. 2c: PNIPAM-AAc no mostró absorbancia región NIR (λ=700-1000 nm). Sin embargo, espectros PNIPAM-ppy, PNIPAM-ppy-FA, Dox@PNIPAM-ppy-FA mostraron fuerte absorbancia mismo rango por nanopartículas ppy polimerizadas. Resultados absorbancia demostraron nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA convierten luz NIR calor [26]. Evaluar propiedad fototérmica nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA irradiación láser NIR (Fig. 3). Optimizar efecto fototérmico, PNIPAM-FA (sin pirrol), PNIPAM-ppy-5-FA (ppy 50 μL), PNIPAM-ppy-10-FA (ppy 100 μL) preparados misma concentración (0,1 mg/mL) expuestos irradiación láser NIR 808 nm densidad 2 W/cm² 20 min (Fig. 3a). Temperatura PNIPAM-ppy-10-FA aumentó 14,5 °C, 2 veces mayor PNIPAM-ppy-5-FA. Control: PNIPAM-FA sin ppy irradiado, temperatura aumentó negligiblemente (2,4 °C). Elegimos PNIPAM-ppy-10-FA investigar experimentos fototérmicos adicionales. Observar cambios temperatura concentraciones, láser NIR irradiado PNIPAM-ppy-FA diferentes concentraciones (0,05, 0,1, 0,2 mg/mL). Fig. 3b: dependiendo concentración, temperatura aumentó 10, 14,5, 18 °C respectivamente. Además, solución PNIPAM-ppy-FA (0,1 mg/mL) irradiada varias densidades potencia láser (1-3 W/cm²) Fig. 3c. Como esperado, aumento temperatura nanocompuesto altamente dependiente potencia láser. Observar fotoestabilidad nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA Fig. 3d. Aunque irradiación NIR repetida al menos 5 veces, temperatura aumentó establemente 33 °C, mostrando PNIPAM-ppy-FA nanocompuesto nanoportador adecuado fototerapia.

Liberación Fármaco NIR y Termorresponsiva Nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA

Evaluar perfiles liberación fármaco vía NIR y termorrespuesta, analizamos encapsulación y liberación Dox@PNIPAM-ppy-FA. Inicialmente, medimos espectros absorción UV-Vis nanocompuesto cargado fármaco, pico fuerte observado ~480 nm (Fig. 2c). Resultado indicó Dox cargado exitosamente PNIPAM-ppy-FA. Eficiencia carga Dox PNIPAM-ppy-FA calculada 15 % curva calibración Dox (datos no mostrados). Fig. 4a: perfil liberación Dox PNIPAM-ppy-FA estudiado diferentes temperaturas. Observamos comportamiento liberación Dox 72 h 25 °C, 37 °C, 50 °C, liberación acumulada Dox PNIPAM-ppy-FA 15 %, 42 %, 67 % respectivamente. Como LCST PNIPAM-ppy-FA disminuyó ligeramente 42 °C, liberación acumulada temperatura corporal relativamente mayor temperatura ambiente. Gran cantidad Dox liberada, sin embargo, Dox liberado no afectó eficacia terapéutica, porque Dox@PNIPAM-ppy-FA internalizado solo células receptor folato positivo, como descrito previo [26, 32]. Arriba LCST (50 °C), cantidad Dox PNIPAM-ppy-FA liberada cuatro veces mayor temperatura ambiente, sugiriendo nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA usable sistema liberación controlada fármaco respuesta térmica. Además, investigamos comportamiento liberación disparado luz NIR nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA Fig. 4b. Solución Dox@PNIPAM-ppy-FA (1 mg/mL) expuesta láser NIR (3 W/cm²) 10 min operación repetida cada 1 h. Durante 6 h, cantidad total Dox vía irradiación NIR alcanzó 35 %, mientras perfil liberación Dox sin irradiación NIR mostró ~5 % y 15 % (25 °C, 37 °C). Resultado mostró irradiación NIR resultó temperatura mayor LCST nanocompuestos indujo liberación Dox nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA.

Análisis Citotoxicidad y Captación Celular Nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA

Según literatura, citotoxicidad nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA investigada líneas cáncer pulmón y mama (Archivo adicional 1: Fig. S2) [33, 34]. Independientemente concentraciones muestra, tras incubación PNIPAM-ppy-FA 24 h, ambas viabilidades >85 %. Por tanto, nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA no mostraron citotoxicidad nanoportador aplicaciones liberación fármacos [35, 36]. Investigar si PNIPAM-ppy-FA entrega selectivamente células cáncer, examinamos señales fluorescentes intracelulares nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA microscopía confocal (Archivo adicional 1: Fig. S3). Comportamientos captación celular PNIPAM-ppy-FA y Dox@PNIPAM-ppy-FA evaluados líneas receptor folato negativo (A549) y positivo (MDA-MB-231) [37]. Tras incubar MDA-MB-231 con Dox@PNIPAM-ppy-FA, fluorescencia roja fuerte observada, mostrando Dox@PNIPAM-ppy-FA internalizado lisosomas células MDA-MB-231. Contraste, PNIPAM-ppy-FA y Dox@PNIPAM-ppy-FA tratados A549, señales Dox no observadas. Imágenes confocales demostraron nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA internalizados selectivamente células cáncer receptor folato sobreexpresado vía endocitosis mediada receptor como descrito previo [38, 39].

Efectos Anticancer Quimio-Fototérmicos Nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA NIR y Termorresponsivos

Confirmar eficacia terapéutica combinada in vitro nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA, evaluados MDA-MB-231 con/sin irradiación NIR viabilidades celulares MTT Fig. 5a. Fototerapia, MDA-MB-231 con PNIPAM-ppy-FA incubadas 12 h expuestas láser NIR (5 W/cm², 5 min). Viabilidad MDA-MB-231 disminuyó 70-90 % dependiendo concentraciones PNIPAM-ppy-FA. Confirmar solo efecto quimioterapéutico, nanocompuestos Dox cargados PNIPAM-ppy-FA tratados. Viabilidades disminuyeron 50 % por liberación Dox nanocompuestos, correspondiente perfil liberación Fig. 4. Interesantemente, tras irradiación NIR MDA-MB-231 con Dox@PNIPAM-ppy-FA, viabilidad disminuyó dramáticamente 24 %, mayor grupos control (PNIPAM-ppy-FA con NIR, Dox@PNIPAM-ppy-FA sin NIR). Resultado indicó efecto sinérgico óptimo terapia combinada quimio-fototérmica mediada irradiación NIR. Además, observar directamente eficiencia terapéutica células cáncer, ensayo vivo/muerto Fig. 5b. Grupo control, viabilidad solo MDA-MB-231 con/sin irradiación NIR (5 W/cm², 5 min) mayoría células fluorescencia verde (células vivas). Demostró irradiación NIR no afectó evidentemente viabilidad. Además, MDA-MB-231 con PNIPAM-ppy-FA bajo NIR mostraron poca fluorescencia roja (células muertas), indicando efecto terapéutico fototérmico nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA. Sin irradiación NIR MDA-MB-231 con Dox@PNIPAM-ppy-FA, poca fluorescencia roja esporádica observada, indicando quimioterapia. Cuando MDA-MB-231 tratados nanocompuestos e irradiación NIR, mayoría células cancerosas exhibieron fluorescencia roja [39, 40]. Resultados apoyaron efectos terapéuticos sinérgicos terapia quimio-fototérmica vía irradiación NIR y nanocompuestos Dox@PNIPAM-ppy-FA termorresponsivos.

Conclusión

Construimos exitosamente nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA dirigidos cáncer NIR y termorresponsivos para terapia combinada quimio-fototérmica. Inducir liberación controlada y efecto fototérmico vía irradiación láser NIR 808 nm, nanopartículas ppy decoradas uniformemente PNIPAM-AAc método polimerización. Dox@PNIPAM-ppy-FA mostró efecto fototérmico significativo y fotoestabilidad. Además, Dox@PNIPAM-ppy-FA mostró propiedades favorables transición termosensible diferentes condiciones y liberación fármaco PNIPAM-ppy-FA controlable luz NIR y termorrespuesta. Estudios in vitro verificaron nanocompuestos PNIPAM-ppy-FA excelente biocompatibilidad y eficacia terapéutica mejorada células cáncer mama. Eficacia anticancer mejorada vía nanocompuestos contribuida: (1) captación celular específica nanocompuestos endocitosis mediada receptor folato, (2) liberación Dox acumulada PNIPAM-ppy-FA vía NIR y termorrespuesta, (3) efecto terapéutico sinérgico combinación quimio-fototérmica. Por tanto, nanocompuesto PNIPAM-ppy-FA potencialmente usable nanoportador multifuncional enfoques terapéuticos sinérgicos diferentes tipos cáncer efectos secundarios reducidos.

Disponibilidad datos y materiales

Datos y análisis trabajo actual disponibles autores correspondientes solicitud razonable.

Abreviaturas

PTT:

Terapia fototérmica

NIR:

Infrarrojo cercano

FA:

Ácido fólico

FA-PEG-NH₂:

FA-PEG amina

LCST:

Temperatura crítica inferior solución

PNIPAM:

Poli(N-isopropilacrilamida)

ppy:

Polipirrol

TEM:

Microscopía transmisión

UV-Vis:

Espectroscopía ultravioleta-visible