Избыточный куркумин обуславливает цитотоксичность его наноконъюгата с наноцерием
Сотрудники Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (Пущино) представили подробный анализ влияния содержания куркумина в его наноконъюгате с наночастицами диоксида церия на его цитотоксичность по отношению к человеческим клеткам.
Исследователи оценили, насколько избыток природного биоактивного вещества куркумина изменяет физико-химические свойства созданной наноформуляции и её взаимодействие с различными типами неопухолевых клеток. Результаты опубликованы в журнале Toxicology in Vitro.
Куркумин — биологически активный компонент корня Curcuma longa, известный своими противовоспалительными и антиоксидантными свойствами. Однако его использование в медицине ограничено низкой растворимостью в воде и слабой стабильностью в физиологических условиях, из-за чего он слабо накапливается в тканях и быстро выводится из организма. Увеличить биодоступность куркумина возможно за счёт создания наноформуляций — соединений активного вещества с наночастицами, которые служат носителем, повышающим его стабильность и обеспечивающим доставку в ткани.
В этой работе команда исследователей изучила взаимодействие куркумина с наночастицами диоксида церия CeO₂, известными также как наноцерий. Эти частицы привлекают внимание учёных, работающих в областях биофизики и биомедицины, благодаря своим уникальным ферментоподобным свойствам и способности модулировать клеточные процессы. В данной работе получен новый коллоидно-стабильный наноконъюгат наночастиц диоксида церия и куркумина.
Ключевой вопрос, который поставили перед собой исследователи: что происходит с биосовместимостью наносистемы, когда в ней присутствует избыточное количество куркумина? Ответ оказался закономерным. Исследователи заметили, что при добавлении куркумина выше определённого соотношения часть его молекул образует собственные нанофракции вне основного наноконъюгата. Эти свободные наночастицы куркумина оказывают значительный токсический эффект на ряд клеточных линий человека, включая кератиноциты (клетки эпидермиса), мезенхимальные стволовые клетки и фибробласты — клетки, формирующие соединительную ткань.
Вычисление показателя IC₅₀ (концентрации, при которой наблюдается снижение жизнеспособности клеток наполовину) подтвердило, что превышение оптимального соотношения куркумина и наноцерия обуславливает цитотоксичность наноконъюгата. При этом сами наночастицы диоксида церия проявили высокую степень биосовместимости, в то время как свободный куркумин показал наибольший цитотоксический эффект.
По словам одного из авторов работы, заведующего лабораторией тераностики и ядерной медицины ИТЭБ РАН кандидата биологических наук Антона Попова, полученная технология имеет реальный потенциал для масштабирования и клинического применения. Исследователи уже получили патент на разработанную технологию синтеза конъюгата наночастиц диоксида церия и куркумина, стабилизированного поливинилпирролидоном (патент РФ № 2 851 851). Синтез наноконъюгата технологически прост и экономически доступен: исходные соли-прекурсоры для получения наночастиц оксида церия и сам куркумин относятся к сравнительно недорогим веществам, а активные рабочие концентрации системы находятся в микромолярном диапазоне.
Это означает, что даже небольшие объёмы синтеза позволяют получить количество материала, достаточное для миллиардов доз. Исследователь подчеркивает, что сочетание антиоксидантных и противовоспалительных свойств наноцерия и куркумина открывает перспективы для создания нового класса препаратов для терапии воспалительных процессов различного генеза. Кроме того, вещество может применяться не только в виде растворов, но и может быть использовано для функционализации различных биоматериалов, используемых в медицинских изделиях, что расширяет спектр возможных клинических применений.
Источник: пресс-служба ИТЭБ РАН.
