Nanocomposites specifically penetrate and inhibit tumor cells

Abstract

A most important task in oncology today is the search for structures capable of specific targeting and inactivating the cancer stem cells determining the tumor growth. We describe the investigation of the ability of the synthesized hybrid nanocomplexes containing rare earth-based nanoparticles of GdYVO 4 : Eu 3+ orthovanadates, cholesterol and the hydrophobic luminescent dye DiI to visualize and inactivate the cancer stem cells of the Ehrlich carcinoma. The spectral analysis revealed an intracellular accumulation of nanoparticles in the Ehrlich carcinoma cells. This fact suggested the implementation of antitumor effect of the nanoparticles in vivo. The treatment of the Ehrlich carcinoma cells with spherical nanoparticles at a concentration of 1.30 g/L was found to reduce the intensity of tumor growth by 58.2 %. Ehrlich carcinoma cell processing with a three component hybrid complex resulted in a maximum decrease in the concentration of the most carcinogenic CD44 hi cells with a simultaneous increase in the number of CD117 + cells, which reduced the intensity of tumor growth by 76.6 %. When applying hybrid nanocomplexes, a reduced expression rate of the oct4, sox2 and nanog genes in Ehrlich carcinoma cells was observed which may be a mechanism for the antitumor action of orthovanadates.

Nanotechniques Inactivate Cancer Stem Cells

“…Our earlier studies have shown that hybrid nanocomplex is able to be integrated not more than into 10% of cells of total EC population and virtually to all the cells of isolated CD44 + fraction having the highest carcinogenic potential. This allows the use of hybrid nanocomplex in this modification (NPs + cholesterol + DiI) as a method of identifying local accumulation of nanocomplexes in cancer cells [ 26 , 27 ].…”

Antitumor Efficiency of Hybrid Nanocomplexes Depends on the Time of Their Interaction with Ehrlich Carcinoma Cells

“…Попередні дослідження довели, що додавання холестерину до НЧ підвищує ефективність тарґетної протипухлинної дії сформованих НК [13,14,15]. Однак час взаємодії клітин з НК в цих дослідженнях був підібраний згідно з даними, одержаними на клітинах здорової печінки [16].…”

“…Абсолютно не виключене існування «альтернативних» механізмів реалізації протипухлинної дії НК. Як було встановлено у попередніх наших дослідженнях, оброблення клітин АКЕ гібридними НК приводило до формування пулу клітин пухлини з пониженим ступенем експресії генів плюріпотентности, в першу чергу, NANOG, що є ключовим у визначенні самопідтримки СРК [13]. В цілому, одержані результати доповнюють уявлення про механізми реалізації протипухлинної терапії гібридними НК на основі ортованадатів рідкісноземельних елементів і ті чинники, які можуть впливати на них.…”

The Role of reactive Oxygen Species in the Implementation of the Anti-Tumor Effect of Nanocomplexes Based on GdEuVO4 Nanoparticles and Cholesterol

“…Нанокомплекси, що складаються з НЧ GdYEuVO 4 і холестерину, мають деякі переваги над іншими нанокомпозитами за умов їх використання при онкологічних захворюваннях. НЧ ортованадатів рідкісноземельних металів GdYEuVO 4 , які входять до складу НК, здатні не тільки інгібувати пухлинний рост, але й візуалізувати стовбурові ракові клітини [10,17,46]. Застосовані НК як потенційні протипухлинні препарати продемонстрували селективність щодо ракових клітин і низьку токсичність до здорових клітин [4,10].…”