Enhancing Tumor Cell Response to Multidrug Resistance with pH-Sensitive Quercetin and Doxorubicin Conjugated Multifunctional Nanoparticles

Abstract

Classical chemotherapy uses chemotherapeutic agents as a mainstay of anticancer treatment. However, the development of multidrug resistance to chemotherapy limits the effectiveness of current cancer treatment. Nanosized bioconjugates combining a chemotherapeutic agent with a pharmacological approach may improve the curative effect of chemotherapeutic agents. Herein I addressed this issue by describing the synthesis, and testing of, pH-responsive Fe3O4@SiO2(FITC)-BTN/QUR/DOX multifunctional nanoparticles. The particles were designed to modulate resistance-mediating factors and to potentiate the efficacy of DOX against chemoresistance. The physicochemical properties of the nanoparticles were characterized based on the combination of several techniques: dynamic light scattering (DLS), zeta-potential measurement, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), electron microscopy techniques (SEM and STEM with EDX) and an in vitro pH-dependent release study. Cellular uptake and cytotoxicity experiments demonstrated enhanced intracellular delivery and retention of nanoparticles in the cytoplasm and efficient reduction of cancer cell viability in drug-resistant lung carcinoma A549/DOX cell lines. This did not affect internalization and viability of an immortalized human lung epithelial cell line BEAS-2B. Moreover, proapoptotic and antiproliferative studies showed that Fe3O4@SiO2(FITC)-BTN/QUR/DOX nanoparticles can promote apoptosis, inhibit tumor cell proliferation, and enhance the chemotherapeutic effects of DOX against multidrug resistance. These results confirm that this multifunctional platform possesses significant synergy between QUR and DOX and is promising for development as an antitumor treatment in cancer therapy.

Protective and therapeutic effects of nanoliposomal quercetin on acute liver injury in rats

“…Quercetin, an organic flavone, presents no toxic effect at a oral dose up to 2000 mg/kg body weight in rats [25,26]. Moreover, it possesses anticancer effects [27,28], prevents the development of hepatic fibrosis [29,30], and reduces toxicant-induced liver injury [8,11]. However, the limited solubility of quercetin in water and poor bioavailability in liver present a major problem for its administration as a chemopreventer.…”

Protective and Therapeutic Effects of Nanoliposomal Quercetin on Acute Liver Injury in Rats

“…Quercetin, an organic flavone, presents no toxic effect at a oral dose up to 2000 mg/kg body weight in rats [25,26]. Moreover, it possesses anticancer effects [27,28], prevents the development of hepatic fibrosis [29,30], and reduces toxicant-induced liver injury [8,11]. However, the limited solubility of quercetin in water and poor bioavailability in liver present a major problem for its administration as a chemopreventer.…”

İnsan Kolon Kanseri Hücrelerine Karşı İnorganik Nanopartikül-Temelli İlaç Taşıyıcı Sistemlerin Kullanılması: Partikül Büyüklüğünün Antikanser Aktivitesine Etkisi

“…Bunun nedeni olarak, küçük partiküllerin hücresel alım verimliliklerinin daha yüksek olduğundan bahsedebileceğimiz gibi, küçük partiküllerin yüzey alanı/hacim oranı büyük partiküllere göre daha büyük olduğundan ilaç salınım hızları daha yüksel olmaktadır, fakat büyük partiküller sahip oldukları büyük çekirdek yapıları sayesinde daha fazla ilaç yüklemesine olanak sağlarken daha yavaş bir ilaç salınım karakteri gösterdiklerinden sitotoksik etkileri ancak zamana bağımlı olarak artış göstermektedir [14][15]. Benzer bir şekilde daha önce yaptığımız çalışmalarda da, ilaç taşıma sistemleri olarak tasarladığımız nanopartiküller, biyokimyasal profilleri birbirlerinden farklı olan çeşitli kanser hücrelerine karşı değişen oranlarda sitotoksik etki sergilemiştir [16][17][18][20][21].…”

“…Bu bilgiler ışığında bu çalışmada, ilaç taşıyıcı sistemleri olarak 100 nm'den küçük ve büyük olmak üzere iki farklı büyüklükteki nanopartiküllerin (~ 55 ve 314 nm) insan kolon kanseri Caco-2 ve HCT-116 hücrelerine karşı göstermiş oldukları antikanser aktiviteleri araştırıldı. Bunun için, yapısı daha önceki çalışmalarımızda geliştirilen ve fizikokimyasal olarak karakterize edilen bir antikanser ilaç taşıyıcı sistem olan Fe3O4@SiO2(FITC)-BTN/DOX multifonksiyonel nanopartikül formülasyonları kullanıldı [16][17][18]. İlgili nanopartiküllerin, antikanser etkinlikleri, iki farklı insan kolon kanseri hücrelerine karşı göstermiş oldukları (1) hücresel alım, (2) floresan görüntüleme, (3) sitotoksik ve (4) proapoptotik etkileri araştırılarak karşılaştırıldı.…”