Protoporfirin yüklü manyetolipozomların biyofiziksel karakterizasyonu

Abstract

Manyetolipozomlar, lipozom ve manyetik nanopartikül içeren, insan ve hayvanların terapötik uygulamalarında çeşitli biyoaktif moleküllerin dağıtılmasında yüksek potansiyeli olan yapılardır. Fotodinamik terapi çeşitli kanser tiplerinin tedavisinde fotosensitizar ve görünür ışık kullanımına dayanan bir metottur. Protoporfirin IX (PpIX) metal içermeyen porfirin yapıda bir fotosensitif ajandır ve nötral sulu ortamlarda agrage olması nedeniyle insan ve hayvan fizyolojisi çalışmalarında uygun olmamaktadır. Bu çalışmada amaç PpIX taşıyan manyetolipozomlar üretmek, karakterize etmek, ısı ve manyetik alana bağlı olarak yapının ilaç serbestlemesini, MCF7 hücre hattında toksisite ve fotodinamik etkinliğini incelemektir. PpIX'in fotodinamik terapide kullanılabilmesi için PpIX yüklü manyetolipozomlar üretilmiştir ve üretilen bu yapının biyofiziksel karakterizasyonu araştırılmıştır. Manyetolipozom üretmek için DPPC ve DSPE-PEG2000 lipidleri ve Fe3O4 nanopartikülleri kullanılmıştır. PpIX yüklü manyetolipozomların farklı konsantrasyonlarda toksisite ve in-vitro fotodinamik etkisi MCF7 hücre hattında araştırılmıştır. PpIX yüklü manyetolipozomların hidrodinamik çapları yaklaşık 220 nm olarak ölçülmüştür, fakat TEM ölçümleri PpIX yüklü manyetolipozomların büyüklüklerinin 166-720 nm arasında değiştiğini göstermektedir. Her iki durumda da PpIX yüklü manyetolipozomların intravenöz uygulamalar için yeterince küçük olduğu belirlenmiştir. Manyetolipozomadaki demir içeriği hücre canlılığını demir içermeyen lipozomlardan daha az etkilemektedir. PpIX yüklü manyetolipozomların konsantrasyonu 350 nM olduğunda hücre canlılığı %66'ya kadar düşmektedir, fakat 5 dakika beyaz ışık uygulandığında 250 nM ve üzeri konsantrasyonda PpIX içeren hücrelerin tamamının öldüğü gözlenmiştir. Bu çalışma PpIX yüklü manyetolipozomların in vitro fotodinamik terapi uygulamalarında oldukça etkili olduğunu göstermektedir. Magnetoliposomes are composed of liposomes and magnetic nanoparticles which have high potentials as a delivery vehicle of various bioactive molecules that could be used for therapeutic applications in both humans and animals. Photodynamic therapy is a treatment method based on the use of photosensitizer and visible light for various types of cancer. Protoporphyrin IX (PpIX) is a metal free porphyrin which is a photosensitive agent and aggregation behavior of PpIX in neutral water makes it inappropriate for using in physiological studies of both human and animal. Purpose of this study is production and characterization of Protoporphyrin IX loaded magnetoliposomes, determination of the drug release rate from magnetoliposomes under the influence of external heat and magnetic field, and to investigate toxicity and photodynamic efficiency of PpIX loaded magnetoliposomes on MCF7 human breast cancer cell lines. PpIX loaded magnetoliposomes were produced to make the PpIX useful for photodynamic therapy and investigated the biophysical properties of the structure. DPPC, DSPE-PEG2000 lipids and Fe3O4 nanoparticles were used to prepare magnetoliposomes. Toxicity and in-vitro photodynamic effects of PpIX loaded ML in various concentrations were performed on MCF7 cell lines. Hydrodynamic diameter of PpIX loaded magnetoliposomes were measured as approximately 220 nm, however TEM measurement indicated that diameter of PpIX loaded magnetoliposomes change between 166 to 720 nm. PpIX loaded magnetoliposomes observed small enough for intravenous application in both cases. Iron content of magnetoliposomes affected the cell viability less than iron free liposomes. When the concentration of PpIX loaded magnetoliposomes were 350 nM, cell viability reduced to 66% but when white lights applied for 5 minutes, all cells died within 24 hours in 250 nM and higher concentrations. In-vitro results of this study show that PpIX loaded magnetoliposomes highly effective for photodynamic therapy application.