عنوان پایان‌نامه

بررسی نانو ذرات گرافن عامل دار برای دارو رسانی هدفمند و رهایش کنترل شده داروی ضد سرطان آبگریز



    دانشجو در تاریخ ۳۱ شهریور ۱۳۹۵ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "بررسی نانو ذرات گرافن عامل دار برای دارو رسانی هدفمند و رهایش کنترل شده داروی ضد سرطان آبگریز" را دفاع نموده است.


    رشته تحصیلی
    نانوفناوری- مهندسی شیمی
    مقطع تحصیلی
    دکتری تخصصی PhD
    محل دفاع
    کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1793.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77651;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1793.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77651
    تاریخ دفاع
    ۳۱ شهریور ۱۳۹۵
    دانشجو
    فاطمه نصرالهی
    استاد راهنما
    عباسعلی خدادادی
    چکیده
    لینک فایل چکیده
    خواص فیزیکوشیمیایی استثنائی اکسید گرافن آن را به عنوان نانوذراتی قابل توجه در دارورسانی مطرح می کند. گرافن کوانتوم دات ها علاوه بر دارا یودن خواص اکسید گرافن، دارای سایز کوچک تر، پایداری فیزیولوژکی و زیست سازگاری بهتر و نیز خاصیت فلوئوسنس می باشند. در این تحقیق دو نانوساختار جدید بر پایه اکسید گرافن و گرافن کوانتوم دات برای دارورسانی داروهای ضد سرطان آب گریز دستکسل و سیسپلاتین ارائه شده است. در نانوساختار اکسید گرافن، ابتدا اکسید گرافن از روش هامرز تهیه شد و داروی دستکسل روی سطح آن بارگذاری شد. سپس در واکنشی، ترنسفرین با پلیمر پلی آلیل آمین پیوند کوالانیسی آمید برقرار نموده و سطح اکسیدگرافن-دستکسل توسط بیوکانژوگه ترنسفرین-پلی آلیل آمین از طربق تعاملات الکترواستاتیک عامل دار شد. پلی آلیل آمین پایداری این نانوذرات را در محیط های فیزیولوژیک بهبود بخشید و ترنسفرین آن ها را برای اتصال به گیرنده های ترنسفرین سلولی هدفمند نمود. بدین ترتیب محدودیت نامحلول بودن داروی دستکسل در آب با استفاده از بارگذاری آن بر روی این ساختار پایدار در آب رفع شد. در نانوساختار گرافن کوانتوم دات، پس از سنتز گرافن کوانتم دات، سطح آن بوسیله پیوند کوالانسی آمید با آنتی بادی scFv B10 عامل دار شده و سپس داروی سیسپلاتین روی آن بارگذاری شد. این آنتی بادی گرافن کوانتوم دات ها را برای اتصال به گیرنده های EGF سلول های سرطانی هدفمند می کند. این نانوساختار هدفمند می تواند سمیت سیستمیکی را که معمولا در داروی سیسپلاتین در اثر نفوذ یکسان آن در بافت های نرمال و سرطانی مشاهده می شود و محدودیت هایی را در استفاده از این دارو ایجاد می کند، کاهش دهد. تغییر ساختار و مورفولوژی نانوذرات حاصله بوسیله روش های طیف سنجی و میکروسکوپی مختلف از جمله TEM، HRTEM، AFM، کانفوکال، UV-Vis، FT-IR، فلوئورسنس، وسترن بلات و SDS-PAGE مشخصه یابی شد. دستکسل و سیسپلاتین به ترتیب با گنجایش دارویی قابل توجه 37 و 50 درصد روی سطح نانوذرات بارگذاری شده و رهایش دارو در آن ها در pH اسیدی سریع تر از pH خنثی بود. نتایج تصویربرداری کانفوکال سلول های MDA-MB 231 که با گرافن کوانتوم دات های هدفمند شده انکوبه شدند نشان دهنده امکان استفاده از خاصیت فلوئورسنس آن ها در تصویربرداری هدفمند سلولی و مشاهده چگونگی نفوذ نانوذرات به درون سلول ها می باشد. آزمایش کشت سلول برای نانوذرات بر پایه اکسید گرافن و گرافن کوانتوم دات به ترتیب بر روی لاین سلول های سرطان سینه MCF-7 (با گیرنده های زیاد ترنسفرین) و MDA-MB 231 ( با گیرنده های زیاد EGF) انجام شد. در هر دو نانوساختار نانوذرات هدفمند به صورت قابل ملاحظه ای سمیت بیشتری در مقایسه با نانوذرات غیرهدفمند نشان دادند. سمیت دستسکل و سیسپلاتین در نانوذرات هدفمند، در اکثر غلظت های مورد مطالعه دارو، به ترتیب 20% و 26% بیشتر از نانوذارت غیرهدفمند یود. در مقایسه با داروی آزاد دستکسل نانوذرات هدفمند شده به خصوص در غلظت های بالا کارایی بهتری در از بین بردن سلول های سرطانی داشتند به طوری که در غلظت دستکسل g/ml 8? میزان سمیت نانوذرات هدفمند 24% در مقایسه با داروی آزاد افزایش یافت. نانوساختارهای ارائه شده در این تحقیق می توانند به عنوان کاندیدای مناسبی برای دارورسانی و رهایش کنترل شده دو داروی سیسپلاتین و دستکسل توسط گیرنده های ترنسفرین و EGF و همچنین در تصویربرداری هدفمند سلولی، با گرافن کوانتوم دات، به کار روند.
    Abstract
    The exceptional chemical and physical properties of graphene oxide (GO) suggest it as an attractive nanomaterial in drug delivery. Graphene quantum dots (GQDs) maintain the remarkable physicochemical properties of graphene oxide, but with smaller size, physiological stability, biocompatibility and photoluminescence property. In this work, we presented two novel GO and GQDs-based nanostructures for delivery of two potent anticancer drugs, docetaxel (DTX) and cisplatin (CDDP). In the GO nanostructure, GO was synthesized using the Hummers method and was loaded with DTX. The transferrin (Tf) and poly (allylamine hydrochloride) (PAH) were covalently conjugated via amide bonds and the surface of GO-DTX was functionalized with Tf-PAH bioconjugates through electrostatic interactions. The Tf-PAH stabilized GO in physiological solutions and provided targeted and specific accumulation to extracellular Tf receptors. This stable nanostructure improved the poor water solubility limitation of DTX. The GQDs-based nanostructure was prepared by covalent conjugation of scFv B10 antibody to the GQDs nanoparticles (GQDs-scFv B10), which provided specific targeting to the EGF receptors, followed by CDDP loading on the GQDs-scFv B10. This targeted nanostructure can reduce the commonly observed systemic toxicity of CDDP because of its nonspecific accumulation in both normal and cancerous tissues, which have hindered its widespread The morphology and structure of the resulting nanostructures along with their surface modifications were verified using FT-IR, UV-vis, fluorescence spectroscopy, AFM, TEM, HRTEM, Confocal, SDS PAGE and Western Blot analysis. The GQDs and GO exhibited the high loading capacities of 50 and 37 % for CDDP and DTX, respectively. Both drugs were released at a pH dependent manner with a higher release rate at acidic conditions. The confocal microscopy images of MDA-MB 231 incubated with targeted GQDs demonstrated their potential application in targeted cellular imaging and tracking the penetration of the nanopartricles inside the cells. The cell culture experiments were performed on breast cancer MCF-7 cell line, with overexpression of Tf receptors for GO-based nanostructure, and MDA-MB 231 with overexpression of EGF receptors for GQDS-based nanostructure. Toxicity of both CDDP and DTX in most of the drug concentrations, was 20% and 26% higher in targeted nanocarriers compared with non targeted ones, respectively. Moreover, the improved efficiency of targeted DTX-loaded nanocarrier was observed compared with free DTX particularly at high DTX concentrations. The toxicity of targeted nanocarrier was 24% higher in targeted nanocarrier compared with free DTX at DTX concentration of 8 ?g/ml. The presented nanostructures can be suggested as promising candidates for targeted delivery of DTX and CDDP through Tf and EGF receptors as well as targeted cellular imaging (GQDs-based). Keywords: Targeted Drug Delivery, Cellular Imaging, Drug Release, Graphene, Quantum Dots, Docetaxel, Cisplatin