Как фуллерены вызывают смерть клеток

Схема структуры липосомы со встроенными фуллеренами Схема структуры липосомы со встроенными фуллеренами

Было найдено, что с высокой эффективностью внутриклеточное поглощение клетками HeLa липидной мембраны со встроенным фуллереном C60 (ЛМВС60) с положительно заряженной поверхностью приводит к смерти клетки при воздействии видимого света.

В последнее время липосомы представляют большой интерес как материалы для систем доставки лекарств, например, для фотодинамической и генной терапии. Преимущества использования липосом состоят в отсутствии иммунных или воспалительных реакций, низкой себестоимости и простоте крупномасштабного изготовления. Кроме того, так как большинство фоточувствительных лекарств (ФЛ) гидрофобны, например, производные порфирина, липосомы выступают как растворитель для ФЛ. Хотя большинство ФЛ, проходящих клинические испытания по фотодинамической терапии (ФДТ), — порфирины или молекулы на основе порфирина, комбинация поглощения видимого света фуллеренами и формированием долговечного триплетного состояния позволяет фуллеренам выступать как ФЛ.

Авторы использовали фуллерен С60, встроенный в жировую мембрану, как ФЛ по трем причинам:

  1. немодифицированный фуллерен С60 в пузырьке может генерировать 1O2 переносом энергии или переносом электрона с радикал-аниона C60;
  2. пузырьки с положительно заряженной, отрицательно заряженной, неионной и цвиттер-ионной поверхностью могут быть приготовлены выбором различных липидов, таких как фосфолипиды, аминолипиды и гликолипиды, при изготовлении переносчика лекарства;
  3. образование больших пузырьков перспективно для усовершенствованных эффектов пропускания и задержки.

Недавно авторы сообщали, что различные типы ЛМВС60 с высокими концентрациями C60 приготавливаются за несколько часов, используя метод обмена C60 с γ- циклодекстрином (γ ЦД). Кроме того, этот метод можно рассмотреть как создание гомогенной системы, которая не требует отделять встроенный и нерастворимый C60 с помощью гелеевой эксклюзионной хроматографии, потому что все молекулы фуллеренов переходят в липидную мембрану. Фотоактивность ЛМВС60 по отношению к ДНК зависит от поверхностного заряда этих пузырьков. В частности, фотоактивность положительно заряженных ЛМВС60 существенно выше, чем для комплекса C60 с γ ЦД. В данном исследовании, оценивались биологические действия различных типов ЛМВС60 под воздействием излучения видимого спектра.

Shema_fullereny.jpg

Все липосомы были приготовлены с помощью обработки ультразвуком водной дисперсии димиристоилфосфатдихолин (1), чистого и катионного липида (2) или анионного липида (3) в молярном соотношении 9:1 в манжетном генераторе ультразвука мощностью 50 Вт в течении 1 ч.. Все ЛМВС60 готовились, используя обменную реакцию между липосомами и комплексом C60 и γ ЦД при 80 С в течение 1 ч, как описано в предыдущей работе [A. Ikeda, T. Sato, K. Kitamura, K. Nishiguchi, Y. Sasaki, J. Kikuchi, T. Ogawa, K. Yogo and T. Takeya, Org. Biomol. Chem., 2005, 3, 2907 http://xlink.rsc.org/?…]. Распределение диаметров липосом было исследовано методом динамического рассеяния света. Конечны концентрации всех компонентов липосом определялись по спектру ПМР. Внутриклеточное поглощение ЛМВС60 клетками HeLa измерялось флюоресцентной микроскопией на длине волны эмиссии флюорохрома.

Sravnenie_faz.jpgРис. 1 Сравнение фаз (a-c) и изображений флюоресценции (d-f) в ЛМ со встроенным фуллереном в клетках HeLa. (a) и (d): липиды 1 + 2, (b) и (e): липиды 1, ( c ) и (f): липиды 13.

Fotopovrezhdenie.jpgРис. 2 Фотоповреждение от ЛМВС60 в клетках HeLa. Клетки освещались (350–500 нм) в течение 2 ч с мощностью 19 мВт/см2 и исследовались с помощью микроскопии: по методу фазового контраста (a-c), пропидия йодидом (d–f) и Hoechst 33342 (g–i). Для (a), (d) and (g) липиды 1 + 2. Для (b), (e) и (h): липид 1. Для ( c ), (f) и (i) липиды 1 + 3.

Otnoshenie_kletok.jpgРис. 3 Отношение клеток HeLa, окрашенные пропидием йодидом (PI), до и после облучения 19 мВт/см2 в течении 2 ч при 35°C

Результаты этого исследования показывают, что ЛМВС60 с липидами 1 + 2 с положительно заряженной поверхностью показывают низкую токсичность в темноте, но приводят к смерти клетки фотооблучением. Кроме того, по мнению авторов, они впервые продемонстрировали смерть клетки, вызванную облучением неизмененного C60.

Автор: Дмитрий Лещев

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (1 vote)
Источник(и):

1. Atsushi Ikeda, Yuki Doi, Koji Nishiguchi, Keiko Kitamura, Mineo Hashizume, Jun-ichi Kikuchi, Keiichiro Yogo, Takuya Ogawa и Tatsuo Takeya Org. Biomol. Chem., 2007, 5, 1158–1160

2. RSC: Induction of cell death by photodynamic therapy with water-soluble lipid-membrane-incorporated [60]fullerene

3. RSC: Induction of cell death by photodynamic therapy with water-soluble lipid-membrane-incorporated [60]fullerene