هدف گیری و تصویربرداری درون بافتی از عروق تومور با نانوگرافن
نانوگرافن را می توان به طور خاص از طریق هدف قرار دادن CD105 (به عنوان مثال، endoglin)، یک نشانگر عروقی برای آنژیوژنز (توسعه رگ های خونی) تومور ، به عروق تومور هدایت کرد. اکسید نانو گرافن استخلاف شده کووالانسی (GO)، پایداری عالی و اختصاصی بودن هدف نشان می دهد. فارماکوکینتیک و تاثیر هدف گیری تومور GO مزدوج با سریال تصویربرداری توموگرافی نشری پوزیترون غیر تهاجمی و مطالعات توزیع زیستی مورد مطالعه قرار گرفت، که با آزمایشها در شرایط محیط طبیعی ، محیط مصنوعی و خارج بافتی مورد تایید قرار گرفت. اتصال لیگاند هدف گیری فعال (TRC105، یک آنتی بادی مونوکلونال که به CD105 متصل می شود) منجر به بهبود جذب تومور GO استخلاف دار شده بصورت قابل توجهی می شود ، که برای عروق جدید با بیرون ریزی کم، اختصاصی بود وتحقیقات آینده اینGO های مزدوج برای رهایش دارویی هدف گیری سرطان و/ یا درمان حرارتی نوری به منظور افزایش اثر درمانی تضمین می کند. چون نشت و برون ریزی ضعیف یک مانع عمده برای نانومواد مبتنی بر هدف گیری تومور در محیط طبیعی است، این مطالعه همچنین CD105 را به عنوان یک هدف عروقی امیدوار کننده برای نانو پزشکی سرطان در آینده تایید می کند.
برای اطمینان از پایداری ترکیبات نانو گرافن مزدوج در محیط طبیعی، ورق های اکسید گرافن (GO) ۱۰-۵۰ نانومتری که به صورت کووالانسی با PEG شش بازویی منشعب (۱۰ کیلودالتونی) در زنجیر کونژوگه شود ، و دارای گروه های آمینو فراوان در سطح برای کونژوگه شدن کووالانسی بیشتر با استخلافهای مختلف است، استفاده شد. GO (اکسید گرافن) PEGدار شده که در این کار بصورت “GO-PEG-NH2” بیان شده است، همانگونه که در گزازشات علمی آورده شده است، از اکسید گرافیت سنتز شد. چهار فرم کانژوگه مطابق شکل ۱ مورد مطالعه قرار گرفت.
شکل ۱. ساختار نانو گرافن مزدوج
برای بررسی خصوصیات هدف گیری CD105 ازاکسید نانو گرافن (GO) ، سلول های اندوتلیال سیاهرگ بند ناف انسانی (HUVECs، CD105 بیان بالا) و سلول های سرطان سینه انسان MCF-7 )CD105 منفی) برای تجزیه و تحلیل، فلوسیتومتری و مطالعات میکروسکوپیFITCGO و TRC105 FITC-GO مورد استفاده قرار گرفت. همانطور که در شکل۲ می بینیم، درمان با FITC-GO-TRC105 شدت فلوئورسانس متوسط HUVEC ها را (۵۷۰~ برابر بیشتر از سلول های بدون لک و رنگ )، تا حد زیادی افزایش داده است، در حالی که درمان با FITC-GO و گروه “مسدود کننده” هر دو افزایش فلورسانس کمی می دهند (۶~ برابر بالاتر از سلول های بدون لک و رنگ و ۱۰۰ ~ برابر کمتر از FITC-GOTRC105). سیگنال فلورسانس در سلول های MCF-7 برای تمام گروه ها حداقل بود، نشان دهنده اتصال غیر اختصاصی پایین ترکیبات GO کانژوگه سطح- استخلافدار شده در کشت سلولی است. با تلفیق نتایج گرفته شده از تجزیه و تحلیل آنالیز فلوسیتومتری، (شکل ۲) و مطالعات میکروسکوپی، FITC-GO-TRC105 اتصال قوی و خاص به CD105 در سطح سلولی با حداقل اتصال غیر اختصاصی نشان می دهد ، که تحقیقات محیط طبیعی بیشتر NOTA GO-TRC105 را تضمین می کند.
شکل ۲. آنالیز فلوسیتومتری سلول های اندوتلیال سیاهرگ بند ناف انسانی HUVECs با (CD105 مثبت) و سلول های سرطان سینه انسان MCF-7 (CD105 منفی).
NOTA-GO و NOTA-GO-TRC105 با ۶۴Cu برچسب دار شدند.
برای اطمینان از اینکه این دو ترکیب برای کاربرد در محیط طبیعی پایدار هستند. پایداری سرم آنها مطالعه شد که بیش از ۹۰ درصد از ۶۴Cu بعد از ۴۸ ساعت انکوبه کردن، بر روی GO های کانژوگه باقی ماندند. که نشان دهنده پایداری کمپلکس ۶۴Cu-NOTA است که بصورت کوالانسی بر سطح GO از طریق زنجیره های PEG کانژوگه می شود. از آنجایی که تصویر برداری PET برچسب رادیو اکتیو را به جای GO های کانژوگه تشخیص می دهد. پایداری عالی برچسب رادیو اکتیو بر رویGO های کانژوگه تضمین می کند که سیگنال مشاهده شده در PET بطور صحیحی توزیع GO های کانژوگه را انعکاس می دهد.
شکل ۳. تصویربرداریPET/CT محیط طبیعی GO های کانژوگه برچسب شده با ۶۴Cu در موش ۴T1 دارای تومور پستان (الف) سریال کورونال تصاویر PET از موش ۴T1 دارای تومور در زمان های مختلف پیش تزریق ۶۴Cu-NOTA-GO-TRC105، ۶۴Cu-NOTA-GO، یا ۶۴Cu-NOTA-GO-TRC105 بعد از یک دوز پیش تزریقی مسدود کننده از TRC105. تومور توسط نوک پیکان نشان داده شده است.
(ب) تصاویر PET/CT از ۶۴Cu-NOTA-GO-TRC105 در در موش ۴T1 دارای تومور در ۱۶ ساعت بعد از تزریق.
این کار حاصل کار گروهی مشترک محققین متعددی از بخشهای رادیولوژی، سرطان شناسی، دارویی، نانو تکنولوژی و علوم مواد در کشور ایالات متحده و چین و هند انجام شده و در مجله NANO ACS در سال ۲۰۱۲ به چاپ رسیده است.
