Revista de Nanomedicina y Descubrimiento Bioterapéutico
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abstracto

Imide Derived Carbon Dots Exhibit Promising Antitumoral Properties on Multiple In Vitro Experimental Designs

Adrián Tiron

El cáncer sigue siendo una de las principales causas de muerte en todo el mundo. Los defectos moleculares intrínsecos múltiples y heterogéneos explican las características de agresividad de la malignidad . El control distorsionado e inapropiado de los programas fundamentales de biología celular , como la supervivencia celular, el suicidio celular, la diferenciación celular y la integración de la arquitectura tisular celular se encuentran en el centro del desarrollo del tumor. Dichos factores activan la transición epitelial a mesenquimatosa (EMT) que permite que las células tumoralesadquirir diferentes características que les permitan invadir y aumentar la supervivencia a diferentes tipos de tratamientos. Las tecnologías basadas en nanomateriales ofrecen nuevos enfoques prometedores para el diagnóstico y la terapia de enfermedades. Investigamos las posibles propiedades antitumorales de una de las clases más nuevas de nanomateriales basados ​​en carbono, los puntos de carbono. Se han evaluado dos tipos de Carbon-Dots previamente caracterizados fisicoquímicamente utilizando modelos in vitro. La proliferación celular, la apoptosis y la vimentina como marcador de EMT se han investigado en modelos de cultivos celulares: 2D, 3D, monocultivo o cocultivo. Los C-Dots derivados de imida afectan la supervivencia de las células cancerosas de forma gradual, con un impacto mínimo en las células normales, lo que indica efectos antitumorales prometedores para el cáncertratamiento. Además, la presencia de los C-Dots derivados de imida regula a la baja la expresión del marcador asociado a EMT Vimentin. Los Carbon-Dots probados poseen propiedades antitumorales selectivas que pueden definirse por el tipo de precursor.

Los puntos de carbono (C-Dots) son una nueva clase de materiales nanoestructurados, que consisten principalmente en un núcleo y una superficie carbonosos ubicados en varios grupos funcionales. Como resultado de su estructura particular, los puntos C presentan varias características notables, como fotoluminiscencia sintonizable dependiente de la excitación, fácil preparación a partir de una amplia gama de precursores potenciales, baja toxicidad, dispersabilidad en diferentes solventes. Debido a sus características únicas, se consideraron minuciosamente para aplicaciones que van desde optoelectrónica y sensores hasta el campo biomédico en los últimos 5 años.

Estudios muy recientes reportan el uso de C-Dots como agentes eficientes para la administración de fármacos y actividad antitumoral. El presente artículo evalúa las posibles propiedades antitumorales de dos tipos de C-Dots sintetizados a partir de precursores de imida. Un tipo C-Dot se prepara mediante la descomposición térmica del precursor de N-hidroxiftalimida (NHF) en un proceso pirolítico parcial controlado como se describe en un artículo anterior. El segundo tipo de C-Dots se preparó a partir de N-hidroxisuccinimida (NHS) según un método descrito anteriormente y se probó en paralelo con el primer tipo. Los C-Dots probados se han caracterizado previamente fisicoquímicamente y los lotes de C-Dots preparados para este estudio se validaron morfoestructuralmente mediante técnicas FTIR, TEM y DLS. Se ha demostrado que el precursor de NHF tiene actividad antitumoral mientras que NHS,

La metástasis, es decir, las células cancerosas que escapan del tumor primario, se diseminan y se injertan en órganos distantes, son responsables del 90 % de las muertes relacionadas con el cáncer. La transición de epitelio a mesenquima es un programa molecular complejo en el que las células epiteliales polarizadas no móviles degradan sus uniones entre células y se convierten en tipos de tipo mesenquimatoso, lo que facilita la invasión celular y la metástasis, la resistencia a la quimioterapia, la resistencia a la radiación inducida. Daño en el ADN y aumento de la supervivencia celular. Los defectos en las vías de muerte celular programada, incluida la apoptosis, juegan un papel importante en la patogénesis del tumor, lo que permite que las células neoplásicas sobrevivan. La apoptosis es un sistema regulador para equilibrar lasituación de homeostasis durante el crecimiento, desarrollo y diferenciación entre organismos multicelulares. Las caspasas son una familia de cisteína proteasas que juegan un papel clave en la muerte celular programada y son los elementos esenciales en el proceso de apoptosis . Se sabe que los defectos de apoptosis pueden permitir que las células epiteliales sobrevivan sin unión a la matriz extracelular que luego facilita la metástasis.

Se investigó el efecto de C-Dots preparados mediante pirólisis de N-hidroxiftalimida o N-hidroxisuccinimida en diferentes microambientes celulares con notables efectos antitumorales. La evaluación de la actividad antitumoral incluyó la evaluación secuencial de las interacciones de proliferación, supervivencia, invasividad y escala tisular de varias líneas celulares malignas representativas. Como era de esperar, los C-Dots preparados a partir de NHF mostraron actividad antitumoral, pero sorprendentemente, los C-Dots preparados a partir de NHS también mostraron actividad antitumoral en ciertas líneas celulares, con efectos tóxicos mínimos en las células normales. El hecho de que los C-Dots probados no superpongan por completo sus propiedades antitumorales indica que el desarrollo de nuevos tipos de C-Dots puede conducir a la identificación de nuevas moléculas activas adecuadas para el tratamiento del cáncer .

N-hidroxiftalimida (NHF) (97 %) y N-hidroxisuccinimida (NHS) (98 %) se adquirieron de Sigma-Aldrich. Se utilizó agua Milli-Q de alta pureza para la síntesis de C-Dots. Ambos tipos de C-Dots utilizados en este estudio se prepararon mediante procesamiento pirolítico de N-hidroxisuccinimida (NHS) y N-hidroxiftalimida (NHF), respectivamente, de acuerdo con la ruta experimental descrita en artículos anteriores. En cada caso, la dispersión acuosa resultante se centrifugó dos veces a 15000 rpm durante 10 min. Los lotes resultantes se investigaron morfoestructuralmente mediante análisis FT-IR, TEM y DLS, y los resultados coincidieron estrechamente con los estudios informados, como se detalla en la Sección de información complementaria. MDA-MB-231, 4T1, (American Type Culture Collection, Rockville, MD ATCC) se cultivaron según lo descrito por Gjerdrum et al. HMLE (ATCC) (un regalo del Dr. J.