Süperparamanyetik nanoparçacıklar ile meme kanseri hücrelerine soğuk atmosferik plazma (CAP) varlığında muamele edilmesi
Treatment of breast cancer cells with superparamagnetic nanoparticles in the presence of cold atmospheric plasma (CAP)
Yazar: DEMET ERDAĞ
Danışman: PROF. LEMAN YALÇINTEPE GÜNEŞTUTAR
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyofizik = Biophysics ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Atmosferik soğuk plazma = Atmospheric cold plasma ; Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles

Özet:
Meme kanseri kadınlar arasında en yaygın görülen kanser türüdür. Soğuk atmosferik plazma (CAP), yüksek seçiciliği ile kanser hücrelerini ortadan kaldırarak kanser tedavisinde umut verici bir biyomedikal yaklaşımdır. Yapılan son çalışmalarda, CAP'in konvansiyonel anti-kanser tedavilerinin aksine, özellikle kanser hücrelerini daha etkili bir şekilde yok ettiği gösterilmiştir. CAP ile indüklenen reaktif türlerin önemli ölçüde artması, melanom, meme, glioblastoma, lösemi, baş ve boyun kanseri dahil olmak üzere çoklu kanser hücre hatlarında seçici bir hücre ölümünü indüklemiş ve katı tümörlerin boyutunu azaltmıştır. Manyetik demir oksit nanoparçacıklar kanser görüntülenmesi, teşhisi, tedavisi ve ilaç salım sistemi için çok yönlü teranostik amaçlarla geliştirilmektedir. Bu çalışmada, yüzeyi mezagözenekli silika (MPS) kaplı süperparamanyetik demiroksit NC'ler (SPIONC) sentezlenerek, tümör bölgesine hedefleme performansını arttırmak için NC'lerin yüzeyine folik asit (FA) bağlanmıştır (MPS-SPIONC-FA). Sonrasında güçlü bir tümör baskılıyıcı olan kurkumin (KUR) ve anti-kanser ilaç olan kapesitabin (KAP) yüklenmiştir (sırasıyla, MPS-sPIONC-FA-KUR, MPS-SPIONC-FA-KAP). Sentezlenen bu NC'ler HME-1, MCF-7 ve SKBR3 hücre hatlarına CAP varlığında ve yokluğunda uygulanmıştır. HME-1 ve MCF-7 hücrelerine 10s ve üzeri CAP uygulaması hücre canlılığını belirgin bir şekilde düşürürken, SKBR3 hücrelerinde 60s ve üzeri CAP uygulamasında önemli bir azalış görülmüştür. NC'lerden SPIONC'ler, hücrelerde düşük sitotoksite gösterirken, NC'lerin mezogözenekli silika ile kaplanması, KUR ve KAP yüklenmesi sitotoksisiteyi artırıcı yönde etki göstermiştir.  CAP ve ilaçlı/ilaçsız NC'lerin sinerjik etkileri hücre sitotoksisitesinde ayrı ayrı uygulamalarına kıyasla yüksek oranda etkilidir. In vitro çalışmaları sonucunda elde edilen bu başarılı bulgular, ilaç yüklenmiş NC'lerin ve CAP uygulamasının sinerjik etkisinin tedavi amaçlı geliştirilmesinde büyük potansiyeli olduğunu göstermektedir.

Abstract:
Breast cancer is the most common type of cancer among women. Cold atmospheric plazma (CAP) is a promising biomedical approach to cancer treatment by eliminating cancer cells with its high selectivity. Recent studies have shown that CAP, unlike conventional anti-cancer treatments, specifically destroys cancer cells more effectively. The significant increase in reagent species induced by CAP has induced selective cell death on multiple cancer cell lines, including melanoma, breast, glioblastoma, leukaemia, and head and neck cancer, and reduced the size of solid tumours. Magnetic iron oxide nanoparticles are developed for versatile teranostic purposes for cancer imaging, diagnosis, treatment and drug release systems. In this study, superparamagnetic iron oxide nanoclusters (SPIONC) coated with mezoporous silica (MPS) were synthesised and folic acid (FA) was bound to the surface of the nanoclusters to increase the targeting performance of the tumour site (MPS-SPIONC-FA). Then, curcumin (CUR), a strong tumor suppressor, and capecitabine (KAP) which is an anti-cancer drug were loaded (MPS-sPIONC-FA-KUR, MPS-SPIONC-FA-KAP, respectively). These synthesised nanoclusters were applied to HME-1, MCF-7 and SKBR3 cell lines in the presence and absence of CAP. While CAP application for 10 s and above to HME-1 and MCF-7 cells significantly decreased cell viability, a significant decrease was observed in SKBR3 cells with CAP application for 60 s and above. While SPIONCs from nanoclusters showed low cytotoxicity in cells, coating nanoclusters with mezoporous silica, and loading of CUR and CAP showed an effect of increasing cytotoxicity. The synergistic effects of CAP and drug/drug-free nanoclusters are highly effective in cell cytotoxicity compared to their separate applications. These successful findings obtained as a result of in vitro studies show that the synergistic effect of drug-loaded nanoclusters and CAP application has great potential in the development of therapeutic purposes.