ПРОТИВООПУХОЛЕВОЕ И АНТИМЕТАСТАТИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ НАНОЧАСТИЦ ЖЕЛЕЗА
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1. Литературный обзор 6
1.1 Описание наночастиц 6
1.2 Классификация наночастиц 7
1.3 Синтез наночастиц 10
1.4 Физико-химические характеристики наночастиц железа 11
1.5 Механизмы взаимодействия наночастиц с клетками 12
1.6 Распределение по организму и токсичность 14
1.7 Применение наночастиц в биологии и медицине 15
1.8 Влияние наночастиц на опухолевые клетки 17
1.9 Особенности использование железных наночастиц 18
2. Материалы и методы 21
2.1 Характеристика объектов и условий экспериментов 21
2.1.1 Клеточные линии 21
2.1.2 Среды и реактивы 21
2.1.3 Животные 21
2.1.4 Характеристика наночастиц 22
2.2 Методы 22
2.2.1 Методика приготовления «рабочего раствора» наночастиц 22
2.2.2 Методика оценки пролиферативной активности 23
2.2.3 Методика оценки цитотоксических эффектов 23
2.2.4 Методика определения апоптической и некротической клеточной гибели с
помощью флуоресцентной фотографии 24
2.2.5 Методика определения активных форм кислорода 24
2.2.6 Методика проточной цитометрии 25
2.2.7 Методика определения концентрации ионов в среде с помощью атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой 25
2.2.8 Методика оценки противоопухолевого и антиметастатического действия
наночастиц железа 26
2.2.9 Методика оценки выживаемости экспериментальных животных 27
2.2.10 Методика вскрытия лабораторных животных 27
2.2.11 Методика создания гистологических срезов 27
2.2.12 Методика окрашивания гистологических образцов 28
2.2.13 Статистическая обработка данных 28
3. Результаты 30
3.1 Антипролиферативное действие наночастиц железа 30
3.2 Оценка цитотоксического действия центрифугатов наночастиц железа и меди 34
3.3 Механизмы клеточной гибели после введения центрифугатов наночастиц железа ...35
3.4. Индукция активных форм кислорода под действием центрифугата наночастиц железа и меди 36
3.5 Противоопухолевое действия наночастиц железа и меди 38
3.6 Антиметастатическое действие центрифугата наночастиц железа и меди 39
3.7 Оценка выживаемости экспериментальных животных 40
3.8 Анализ гистологических образцов 41
3.9 Определение качественного и количественного химического состава центрифугатов наночастиц железа и меди 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
ВЫВОДЫ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 49
1. Литературный обзор 6
1.1 Описание наночастиц 6
1.2 Классификация наночастиц 7
1.3 Синтез наночастиц 10
1.4 Физико-химические характеристики наночастиц железа 11
1.5 Механизмы взаимодействия наночастиц с клетками 12
1.6 Распределение по организму и токсичность 14
1.7 Применение наночастиц в биологии и медицине 15
1.8 Влияние наночастиц на опухолевые клетки 17
1.9 Особенности использование железных наночастиц 18
2. Материалы и методы 21
2.1 Характеристика объектов и условий экспериментов 21
2.1.1 Клеточные линии 21
2.1.2 Среды и реактивы 21
2.1.3 Животные 21
2.1.4 Характеристика наночастиц 22
2.2 Методы 22
2.2.1 Методика приготовления «рабочего раствора» наночастиц 22
2.2.2 Методика оценки пролиферативной активности 23
2.2.3 Методика оценки цитотоксических эффектов 23
2.2.4 Методика определения апоптической и некротической клеточной гибели с
помощью флуоресцентной фотографии 24
2.2.5 Методика определения активных форм кислорода 24
2.2.6 Методика проточной цитометрии 25
2.2.7 Методика определения концентрации ионов в среде с помощью атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой 25
2.2.8 Методика оценки противоопухолевого и антиметастатического действия
наночастиц железа 26
2.2.9 Методика оценки выживаемости экспериментальных животных 27
2.2.10 Методика вскрытия лабораторных животных 27
2.2.11 Методика создания гистологических срезов 27
2.2.12 Методика окрашивания гистологических образцов 28
2.2.13 Статистическая обработка данных 28
3. Результаты 30
3.1 Антипролиферативное действие наночастиц железа 30
3.2 Оценка цитотоксического действия центрифугатов наночастиц железа и меди 34
3.3 Механизмы клеточной гибели после введения центрифугатов наночастиц железа ...35
3.4. Индукция активных форм кислорода под действием центрифугата наночастиц железа и меди 36
3.5 Противоопухолевое действия наночастиц железа и меди 38
3.6 Антиметастатическое действие центрифугата наночастиц железа и меди 39
3.7 Оценка выживаемости экспериментальных животных 40
3.8 Анализ гистологических образцов 41
3.9 Определение качественного и количественного химического состава центрифугатов наночастиц железа и меди 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
ВЫВОДЫ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 49
Активное развитие нанотехнологий послужило началом новой отрасли биомедицинских исследований. Наномедицина на сегодняшний день открывает новые возможности в лечении и диагностике обширного ряда заболеваний, а также позволяет изучать строение и функционирование мельчайших биологических структур [1]. Особенной популярностью наноматериалы обладают в работах онкологической направленности. Это связано с тем, что современные методы диагностирования злокачественных образований не всегда способны зафиксировать опухоль на ранних этапах развития. К примеру, МРТ-обследование мозга регистрирует новообразования только при размерах узла более 1,5 сантиметров [2], это в свою очередь снижает вероятность своевременного начала лечения заболевания. К тому же, химиотерапия, широко применяемая во врачебной практике, несет перечень серьезных последствий как краткосрочного, так и долгосрочного характера. К ним относятся сердечная недостаточность, остеопороз, дисфункция желудочно-кишечного тракта [3].
Экспериментально доказано, что препараты на основе наноматериалов позволяют значительно увеличить чувствительность диагностических методик и снизить негативные последствия уже имеющихся способов борьбы с онкологией [4]. Наибольший интерес в последнее время представляют именно металлические наночастицы, такие как железо, никель, кобальт, золото и серебро. Они способны усиливать действие противоопухолевых препаратов за счет контролируемого высвобождения цитостатиков и преодоления множественной лекарственной устойчивости. Помимо этого, обнаружена тенденция к проявлению наночастицами собственных противоопухолевых эффектов [5].
Представленная работа посвящена изучению наночастиц на основе железа. Именно железные наночастицы обладают высокой биосовместимостью с внутренними средами организма и стабильными физико-химическими показателями, что особенно важно при работе с нанопрепаратами на живых объектах.
Однако предыдущие эксперименты показали, что при введении большого количества частиц в растворе происходит закупорка сосудов животного и образование некротических изменений тканей в мете инъекций раствора. Исходя из этого в исследовании рассмотрено действие центрифугата раствора наночастиц железа, не содержащего крупных скоплений частиц. Исследование проходило в 2 этапа: эксперименты на клеточных линиях и действие центрифугатов на мышах с трансплантированной опухолью.
Цель работы: изучение противоопухолевых и антиметастатических эффектов препарата, разработанного на основе наночастиц железа и меди на клеточных линиях и животных с трансплантированной опухолью.
Задачи:
1. Оценить антипролиферативные способности центрифугата на клетках рака шейки матки и клетках яичника;
2. Изучить цитотоксическое действие центрифугата на клеточных линиях;
3. Изучить токсические эффекты оказываемые центрифугатом на ткани и организм животного в целом;
4. Оценить способность наночастиц железа образовывать активные формы кислорода в среде;
5. Провести оценку способности наночастиц железа оказывать противоопухолевое и антиметастатическое действие на животных с трансплантированной опухолью.
Экспериментально доказано, что препараты на основе наноматериалов позволяют значительно увеличить чувствительность диагностических методик и снизить негативные последствия уже имеющихся способов борьбы с онкологией [4]. Наибольший интерес в последнее время представляют именно металлические наночастицы, такие как железо, никель, кобальт, золото и серебро. Они способны усиливать действие противоопухолевых препаратов за счет контролируемого высвобождения цитостатиков и преодоления множественной лекарственной устойчивости. Помимо этого, обнаружена тенденция к проявлению наночастицами собственных противоопухолевых эффектов [5].
Представленная работа посвящена изучению наночастиц на основе железа. Именно железные наночастицы обладают высокой биосовместимостью с внутренними средами организма и стабильными физико-химическими показателями, что особенно важно при работе с нанопрепаратами на живых объектах.
Однако предыдущие эксперименты показали, что при введении большого количества частиц в растворе происходит закупорка сосудов животного и образование некротических изменений тканей в мете инъекций раствора. Исходя из этого в исследовании рассмотрено действие центрифугата раствора наночастиц железа, не содержащего крупных скоплений частиц. Исследование проходило в 2 этапа: эксперименты на клеточных линиях и действие центрифугатов на мышах с трансплантированной опухолью.
Цель работы: изучение противоопухолевых и антиметастатических эффектов препарата, разработанного на основе наночастиц железа и меди на клеточных линиях и животных с трансплантированной опухолью.
Задачи:
1. Оценить антипролиферативные способности центрифугата на клетках рака шейки матки и клетках яичника;
2. Изучить цитотоксическое действие центрифугата на клеточных линиях;
3. Изучить токсические эффекты оказываемые центрифугатом на ткани и организм животного в целом;
4. Оценить способность наночастиц железа образовывать активные формы кислорода в среде;
5. Провести оценку способности наночастиц железа оказывать противоопухолевое и антиметастатическое действие на животных с трансплантированной опухолью.
В ходе комплексного исследования действия центрифугатов наночастиц на основе железа и меди обнаружена высокая антипролиферативная активность полученных растворов как в случае с клетками рака шейки матки, так и на нормальных клеточных колониях. Это свидетельствует о высоком цитотоксическом потенциале центрифугатов, что может быть связано с высокой концентрацией растворенных ионов железа и меди. Возможными механизмами действия такого эффекта является способность наночастиц мельчайших размеров проникать через биомембраны и уничтожать клетки изнутри, так как гипотеза об образовании активных форм кислорода в центрифугате не подтвердилась.
Однако в результате экспериментов in vivoне обнаружено снижения темпов роста опухолевого узла и снижения метастазирования главной опухоли. Причиной наблюдаемого эффекта возможно послужила недостаточная концентрация наночастиц в центрифугате. Мутированные клетки с высокой вероятностью также поглощали наночастицы железа и погибали, как и в случае с экспериментами in vitro.Но активная пролиферация опухоли своевременно восполняла утраченные клетки. Поэтому видимого ингибирования опухолеобразования не отмечается.
Стоит отметить, что изготовленный центрифугат не обладает токсичностью по отношению к экспериментальным животным, имеет высокий уровень биоразлагаемости и не накапливается во внутренних органах, таких как печень, легкие и селезенка. Поэтому может безопасно использоваться в экспериментах in vivo.
Подводя итоги исследования, можно сказать, что центрифугаты наночастиц на основе железа являются перспективным объектом исследования в онкологической практике, но при этом требуют дополнительного изучения механизмов действия в условиях живых биологических систем.
Однако в результате экспериментов in vivoне обнаружено снижения темпов роста опухолевого узла и снижения метастазирования главной опухоли. Причиной наблюдаемого эффекта возможно послужила недостаточная концентрация наночастиц в центрифугате. Мутированные клетки с высокой вероятностью также поглощали наночастицы железа и погибали, как и в случае с экспериментами in vitro.Но активная пролиферация опухоли своевременно восполняла утраченные клетки. Поэтому видимого ингибирования опухолеобразования не отмечается.
Стоит отметить, что изготовленный центрифугат не обладает токсичностью по отношению к экспериментальным животным, имеет высокий уровень биоразлагаемости и не накапливается во внутренних органах, таких как печень, легкие и селезенка. Поэтому может безопасно использоваться в экспериментах in vivo.
Подводя итоги исследования, можно сказать, что центрифугаты наночастиц на основе железа являются перспективным объектом исследования в онкологической практике, но при этом требуют дополнительного изучения механизмов действия в условиях живых биологических систем.
Подобные работы
- ОЦЕНКА ТОКСИЧЕСКОГО И ПРОТИВООПУХОЛЕВОГО ДЕЙСТВИЯ НАНОЧАСТИЦ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА
Дипломные работы, ВКР, биология. Язык работы: Русский. Цена: 4800 р. Год сдачи: 2020