Αιμοσυμβατότητα νανοσωματιδίων σχεδιασμένα για φορείς φαρμάκων

Abstract

Εισαγωγή: Η ραγδαία ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας ενισχύεται με την ευρεία χρήση των νανοσωματιδίων σε όλο και περισσότερες εφαρμογές των βιοϊατρικών επιστημών. Η χρήση των πολυμερικών νανοσωματιδίων συνιστάται για τη μεταφορά θεραπευτικών ουσιών. Στη συγκεκριμένη διπλωματική εργασία μελετήθηκαν πολυμερικά νανοσυστήματα αλγινικού με εγκλωβισμένη ουσία τη χρυσίνη, τα οποία παρασκευάστηκαν με τη συνθετική μέθοδο της ιοντοτροπικής πηκτωμάτωσης. Η χρυσίνη (ChR) ανήκει στην οικογένεια των φλαβονοειδών και ξεχωρίζει για τις αντικαρκινικές και αντιοξειδωτικές της ιδιότητες. Το βασικό της μειονέκτημα είναι ο χαμηλός βαθμός βιοδιαθεσιμότητας, χαρακτηριστικό που αντισταθμίζεται με τον εγκλωβισμό της στα πολυμερικά νανοσωματίδια αλγινικού. Το αλγινικό (ALG) είναι ένας υδροφιλικός πολυσακχαρίτης, ο οποίος θεωρείται μη τοξικός και διακρίνεται για ιδιότητες όπως η βιοσυμβατότητα, η βιοαποικοδομησιμότητα, η βλεννοσυγκολλητική δράση καθώς και για τη διαδεδομένη χρήση του στις φαρμακευτικές εφαρμογές. Η αλληλεπίδραση των νανοσυστημάτων με τα ερυθρά αιμοσφαίρια, που αποτελούν την πολυπληθέστερη ομάδα των κυττάρων του αίματος, μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγές στη δομή, τη μορφολογία, τη λειτουργικότητα και τη βιωσιμότητα των κυττάρων. Σκοπός: Σκοπός της εργασίας ήταν η αξιολόγηση της αιμοσυμβατότητας των ερυθρών αιμοσφαιρίων έπειτα από την επίδραση των πολυμερικών νανοσυστημάτων αλγινικού με εγκλωβισμένη ουσία τη χρυσίνη ( ChR – ALG NPs). Η εξασφάλιση της ελαχιστοποίησης της τοξικής δράσης των συγκεκριμένων νανοσυστημάτων στην κυκλοφορία του αίματος, αποτελεί το βασικό κριτήριο για τη μελλοντική χρήση τους ως φορείς φαρμάκων. Υλικά και Μέθοδοι: ChR-ALG NPs παρασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ιοντοτροπικής πηκτωμάτωσης και χαρακτηρίστηκαν με διάφορες αναλυτικές τεχνικές: θερμοσταθμική ανάλυση, φασματοσκοπία υπέρυθρου μετασχηματισμού Fourier, ηλεκτρονική μικροσκοπία διέλευσης, δυναμική σκέδαση φωτός και ανάλυση παρακολούθησης νανοσωματιδίων. Για τον έλεγχο της αιμοσυμβατότητας, ερυθροκύτταρα από υγιείς αιμοδότες επωάστηκαν στους 37οC υπό ανάδευση με: (α) ChR-ALG NPs, (β) ALG NPs, και (γ) ChR για 4 ώρες. Ερυθροκύτταρα χωρίς επώαση με NPs και ερυθροκύτταρα ύστερα από επώαση με PBS στους 37οC χαρακτηρίστηκαν ως εσωτερικοί μάρτυρες. Μετρήθηκε η ελεύθερη αιμοσφαιρίνη πλάσματος, η ωσμωτική και μηχανική ευθραυστότητα, η επιδεκτικότητα σε εξωγενές οξειδωτικό ερέθισμα και η κρυοαιμόλυση. Ακόμη, μετρήθηκαν με κυτταρομετρία ροής τα επίπεδα των ενδοκυττάριων ελεύθερων οξειδωτικών ριζών (iROS) καθώς και η εξωτερίκευση της φωσφατιδυλοσερίνης (PS) και των ενδοκυττάριων κατιόντων iCa+2. Η μορφολογία των ερυθροκυττάρων αξιολογήθηκε με μικροσκοπία. Η στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων έγινε με το SPSS v.27. Αποτελέσματα: Τα ChR-ALG NPs είχαν μέγεθος 122,7±7,3nm, με καλή διασπορά μεγέθους και ικανοποιητική σταθερότητα σε αιώρημα. Όλα τα NPs προκάλεσαν αιμόλυση (ChR-ALG NPs:p=0,0020, ALG NPs:p=0,0020 και ChR:p=0,0156) των ερυθροκυττάρων και φάνηκε να τα καθιστούν ευθραυστότερα σε οξειδωτικό ερέθισμα (ChR-ALG NPs: p=0,0078, ALG NPs: p=0,0068 και ChR: p=0,0195). Παρουσία ChR τα ερυθροκύτταρα ήταν πιο επιρρεπή στο μηχανικό ερέθισμα (p=0,0234) ενώ η ωσμωτική αντίσταση και η κρυοαιμόλυση δεν επηρεάστηκαν από την παρουσία NPs. Αύξηση του αριθμού των ακανθοκυττάρων παρατηρήθηκε παρουσία ChR-ALG NPs και ALG NPs (p=0,0085 και p=0,0005 αντίστοιχα). Τα ερυθροκυτταρικά iCa2+ και η PS ήταν στατιστικά σημαντικά υψηλότερα παρουσία όλων των NPs συγκριτικά με τους μάρτυρες (p<0,005). Τέλος η ChR φάνηκε να αυξάνει τα ερυθροκυτταρικά iROS σε σχέση με τους μάρτυρες (p=0,0067). Συζήτηση: Η μελέτη παρέχει νέα γνώση σχετικά με την αιμοσυμβατότητα των ChR-ALG NPs, τονίζοντας τη σημασία της αξιολόγησης πιθανών δυσμενών επιπτώσεων στα ερυθροκύτταρα κατά το σχεδιασμό νανοσωματιδίων για εφαρμογές χορήγησης φαρμάκων. Απαιτούνται πρόσθετες μελέτες για την κατανόηση των πιθανών πλεονεκτημάτων των ChR-ALG NPs για τη βελτιστοποίηση της σύνθεσής τους με βάση την προβλεπόμενη χρήση τους.