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細胞内光力学療法のためのバテライトサブミクロン粒子の設計
Vaterite Submicron Particles Design for Photodynamic Therapy in Cells.
PMID: 32645435 DOI: 10.1016/j.pdpdt.2020.101913.
抄録
背景:
炭酸カルシウム（CaCO）は世界で最も豊富な物質の一つである。それは鉱物に存在するようにいくつかの異なる結晶相を持っています：カルサイト、アラゴナイト、および無水結晶多形であるバテライト。これらの微粒子の調製に関して、最も重要な点は、多形、粒子径、材料形態の制御である。本研究では、光力学療法（TFD）への応用のための光増感剤（PS）としてのクロロ-アルミニウムフタロシアニン（ClAlPc）のカプセル化のために、ベタライト相の炭酸カルシウムの多孔質微粒子を開発することを目的とした。
BACKGROUND: Calcium carbonate (CaCO) is one of the most abundant materials in the world. It has several different crystalline phases as present in the minerals: calcite, aragonite and vaterite, which are anhydrous crystalline polymorphs. Regarding the preparation of these microparticles, the most important aspect is the control of the polymorphism, particle size and material morphology. This study aimed to develop porous microparticles of calcium carbonate in the vaterite phase for the encapsulation of chloro-aluminum phthalocyanine (ClAlPc) as a photosensitizer (PS) for application in Photodynamic Therapy (TFD).
方法:
本研究では、ポリカルボン酸超増粘剤(PSS)を用いた沈殿法により、微粒子からなる球状のベタライトを合成した。炭酸カルシウムは、安定化剤としてポリカルボン酸塩超可塑剤の存在下、NaCOとCaClの混合溶液を周囲温度25℃で反応させることにより調製した。光増感剤はCaCO微粒子中に吸着法で取り込まれている。このCaCO微粒子を走査型電子顕微鏡、定常状態で観察し、トリパンブルー排除法によりin vitro癌細胞株を用いてその生物学的活性を評価した。ClAlPcの細胞内局在を共焦点顕微鏡で調べた。
METHODS: In this study, spherical vaterite composed of microparticles are synthesized by precipitation route assisted by polycarboxylate superplasticizer (PSS). The calcium carbonate was prepared by reacting a mixed solution of NaCO with a CaCl solution at an ambient temperature, 25 °C, in the presence of polycarboxylate superplasticizer as a stabilizer. The photosensitizer was incorporated by adsorption technique in the CaCO microparticles. The CaCO microparticles were studied by scanning electron microscopy, steady-state, and their biological activity was evaluated using in vitro cancer cell lines by trypan blue exclusion method. The intracellular localization of ClAlPc was examined by confocal microscopy.
結果:
得られた炭酸カルシウム微粒子は、均一で均質な大きさであり、非凝集性であり、多孔性の高い微粒子である。炭酸カルシウム微粒子は、約30〜40nmの平均3μmの平均細孔径を示した。フタロシアニン誘導体を担持した微粒子は、カプセル化後も光物理的挙動を維持していた。また、カプセル化した担体は細胞内に色素を局在化させることができた。ClAlPcを担持したCaCO微粒子を用いたin vitro実験では、暗闇では細胞毒性はないが、3μmol.Lの光増感剤濃度と10J.cmの光で実質的な光毒性を示すことが示された。これらの条件は、約80％の細胞を死滅させるのに十分である。
RESULTS: The CaCO microparticles obtained are uniform and homogeneously sized, non-aggregated, and highly porous microparticles. The calcium carbonate microparticles show an average size of 3 µm average pore size of about 30-40 nm. The phthalocyanine derivative loaded-microparticles maintained their photophysical behavior after encapsulation. The captured carriers have provided dye localization inside cells. The in vitro experiments with ClAlPc-loaded CaCO microparticles showed that the system is not cytotoxic in darkness, but exhibits a substantial phototoxicity at 3 µmol.L of photosensitizer concentration and 10 J.cm of light. These conditions are sufficient to kill about 80% of the cells.
結論:
実施したすべての物理化学的,光物理学的,光生物学的測定から、フタロシアニンを担持したCaCO3微粒子は、光線力学療法や光プロセスのための有望な薬物送達システムであることが示された。
CONCLUSIONS: All the performed physical-chemical, photophysical, and photobiological measurements indicated that the phthalocyanine-loaded CaCO3 microparticles are a promising drug delivery system for photodynamic therapy and photoprocesses.
Copyright © 2020. Published by Elsevier B.V.