Cellular uptake and intracellular degradation of poly(alkyl cyanoacrylate) nanoparticles

Abstract

Nanopartikler kan forbedre effekten og biodistribusjonen, og redusere toksisiteten til allerede eksisterende legemidler ved å innkapsle dem. I tillegg, nanopartikler kan legge til rett for leveringen av legemidler som er uoppløselig i vann og muliggjøre deres målrettede og kontrollerte levering.

Poly(alkyl cyanoacrylat) nanopartikler har vist seg å være gode legemiddelbærere til solide svulster. Fire nanopartikler av denne klassen ble evaluert, hvor tre av de var nye og en var allerede kjent. Evalueringen av nanopartiklene var begrenset til deres cellulære opptak og intracellulære nedbrytning i menneskelige kreftceller. NR668, en modifisert versjon av det fluorescerende fargestoffet Nile Red, ble brukt som en modell for et legemiddel. Flytcytometri og konfokal laserskanning-mikroskopi ble brukt til å evaluere det cellulære opptaket. Det ble oppdaget at alle fire nanopartiklene ble internalisert gjennom endocytose. En av de nye nanopartiklene, poly(2-etyl heksyl cyanoacrylat), ble internalisert med en høyere effektivitet etter 8 og 24 timer med inkubasjon i kreftcellene. Intracellulær nedbrytning ble evaluert med fluorescensmikroskopi og spektralanalyse. Alle fire nanopartiklene ble oppdaget å brytes ned og løslate innholdet sitt, m.a.o. fargestoffet NR668, innen 4 timer på grunn av problemer under produksjonen deres.

Nanoparticles could improve the efficacy and biodistribution, and reduce the toxicity of already existing drugs by encapsulating them. Additionally, nanoparticles can facilitate the delivery of drugs that are insoluble in water and enable their targeted and controlled delivery.

Poly(alkyl cyanoacrylate) nanoparticles have shown promise as drug carriers to solid tumors. Four nanoparticles of this class that were evaluated, three of them novel and one already known. The evaluation of the nanoparticles was limited to their cellular uptake and intracellular degradation in human cancer cells. NR668, a modified version of the fluorescent dye Nile Red, was used as a model hydrophobic drug. Flow cytometry and confocal laser scanning microscopy were used to evaluate the cellular uptake. It was found that all four nanoparticles were internalized through endocytosis. One of the novel nanoparticles, poly(2-ethyl hexyl cyanoacrylate) were internalized at a higher efficiency after 8 and 24 hours of incubation in the cancer cells. Intracellular degradation was evaluated by fluorescence lifetime imaging and analysis. All four nanoparticles were found to degrade and release their payload, i.e. the dye NR668, within 4 hours due to problems during their production.