Please use this identifier to cite or link to this item:
http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/78535
Full metadata record
DC Field | Value | Language |
---|---|---|
dc.contributor.advisor | Songyot Anuchapreeda | - |
dc.contributor.author | Shengli, Wan | en_US |
dc.date.accessioned | 2023-07-22T06:26:49Z | - |
dc.date.available | 2023-07-22T06:26:49Z | - |
dc.date.issued | 2023-06 | - |
dc.identifier.uri | http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/78535 | - |
dc.description.abstract | Cancer is a cause of death as well as a major obstacle to increase the life expectancy in countries around the world. In this study, liver cancer was focused on because it is one of the most fatal cancers, for which chemotherapy is usually the best choice. However, severe side effects are usually observed in cancer patients undergoing chemotherapy. Natural products and traditional herbal medicines can offer novel possibilities for cancer treatments to overcome the drawbacks of conventional chemotherapies. Curcumin, extracted from the roots of Curcuma longa Linn, has been known to have antitumor activity and good safety. Nevertheless, the quick clearance, low bioavailability, as well as poor tumor accumulation hindered clinical application of curcumin. Evidence has shown that platelet membrane camouflaged nanoparticle possesses improved pharmacokinetic behavior and favorable tumor targeting. In this study, novel platelet membrane bioinspired liposomes were fabricated to ameliorate the precise delivery of curcumin to tumors and enable a more effective cancer treatment. Therefore, in order to enhance the pharmacokinetics, tumor targeting, as well as anticancer cytotoxicity of curcumin, curcumin-encapsulated platelet membrane biomimetic lipid vesicle was firstly developed. The results showed the nanoparticle exhibited a size of 163.2 nm and zeta potential of -31.8 mV. Western blotting result suggested that platelet membrane proteins had been successfully transferred to the resultant nanoparticle. The drug release of curcumin-encapsulated platelet membrane biomimetic lipid vesicle in vitro showed about 50% of the loaded curcumin was reserved over the course of 4 days. This nanoparticle could improve the bioavailability and extend the circulation time of curcumin. The values of area under the concentration-time curve (AUC), mean residence time (MRT), and clearance rate (Cl) of this bioinspired formulation were markedly ameliorated compared with free curcumin. Biodistribution results further demonstrated the in vivo long retention of this nanocarrier. In addition, the uptake of curcumin-encapsulated platelet membrane biomimetic lipid vesicle by hepatocellular carcinoma Huh-7 cells was enhanced compared with traditional curcumin-encapsulated liposome. The mechanism may be related to interaction between cancerous CD44 receptor and platelet P-selectin. And based on higher cellular uptake, the cytotoxicity of the developed formulation against Huh-7 cells was also enhanced. Likewise, the developed nanoparticle also exhibited enhanced cytotoxicity in human ovarian SK-OV-3 cancer cells as well as human breast MDA-MB-231 cancer cells. However, the drug release behaviors of curcumin-encapsulated platelet membrane biomimetic lipid vesicle were limited, and the anticancer effects of this formulation remain need to be further studied. Thus, curcumin-loaded platelet membrane bioinspired chitosan-modified liposome was constructed. The hydrodynamic size and zeta potential of this nanoparticle were 162.8 nm and 22.2 mV, respectively. Confocal microscopy analysis and Western blot analysis demonstrated the successful preparation of this nanoparticle. Moreover, Western blotting results revealed that bioinspired liposomes had reserved the characteristic proteins in the platelet membrane, including platelet-specific CD41, immunomodulatory CD47, as well as cancer-targeted P-selectin. The incorporation of chitosan enabled this bioinspired liposome to release cargo rapidly under mild acidic tumor conditions, that indicated the pH-responsive drug release capacity of curcumin-loaded platelet membrane bioinspired chitosan-modified liposome. Confocal laser scanning microscope images showed the fabricated bioinspired liposome could escape the uptake of RAW264.7 macrophages and drive cargoes into hepatocellular carcinoma HepG2 cells efficiently. Similar to curcumin-encapsulated platelet membrane biomimetic lipid vesicle, the developed nanoparticle could improve the pharmacokinetics of curcumin. In vivo images, ex vivo images, and immunofluorescence assay suggested that the developed bioinspired liposome exhibited a superior targeting ability. Both in vitro and in vivo investigations revealed that curcumin-loaded platelet membrane bioinspired chitosan-modified liposome could obviously enhance the anti-liver cancer effect of curcumin, which might ascribe to the platelet membrane camouflage as well as chitosan modification. In addition, both in vitro and in vivo assays certified the developed nanoparticle showed good safety. In summary, curcumin-loaded platelet membrane bioinspired chitosan-modified liposome exhibited favorable tumor affinity, prolonged circulation time, improved bioavailability, and high biocompatibility resulting from its platelet membrane cloaking. Moreover, the additional pH-responsive function was effectually translocated into this nanosystem, leading to quicker and completer release of cargoes. This developed delivery system showed enhanced antitumor efficacy compared to synthetic liposomes and traditional biomimetic liposome, which could provide a good option for effective cancer treatment and natural compound curcumin delivery. | en_US |
dc.language.iso | en | en_US |
dc.publisher | Chiang Mai : Graduate School, Chiang Mai University | en_US |
dc.title | Design of pH-sensitive biomimetic platelet membrane liposome encapsulating curcumin for targeted liver cancer treatment | en_US |
dc.title.alternative | การออกแบบไลโปโซมชีวภาพจากเยื่อหุ้มผิวเกล็ดเลือดที่ไวต่อความเป็นกรดด่างซึ่งบรรจุเคอร์คิวมินเพื่อการรักษามะเร็งตับ แบบมุ่งเป้า | en_US |
dc.type | Thesis | |
thailis.controlvocab.lcsh | Cancer | - |
thailis.controlvocab.lcsh | Liver -- Cancer | - |
thailis.controlvocab.lcsh | Cancer -- Alternative treatment | - |
thailis.controlvocab.lcsh | Curcumin | - |
thesis.degree | doctoral | en_US |
thesis.description.thaiAbstract | มะเร็งเป็นสาเหตุของการเสียชีวิตและเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้ชีวิตไม่ยืนยาว ในระดับประเทศและทั่วโลก การศึกษานี้ได้มุ่งความสนใจไปที่มะเร็งตับซึ่งเป็นมะเร็งที่ทำให้เสียชีวิต การรักษาด้วยเคมีบำบัดเป็นวิธีการที่นิยมใช้เพื่อการรักษา อย่างไรก็ตามการรักษาด้วยวิธีนี้มักพบผลข้างเคียงที่รุนแรงตามมาด้วย ดังนั้นผลิตภัณฑ์ธรรมชาติและการรักษาแบบแผนโบราณด้วยสมุนไพรจึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่น่าสนใจในการรักษามะเร็ง และยังเป็นการสนับสนุนการรักษาแบบทางเลือก ซึ่งเป็นการรักษาแบบแผนโบราณ สารสกัดเคอร์คิวมิน (curcumin) จากเหง้าของขมิ้นชัน (Curcuma longa Linn.) รู้จักกันมายาวนานว่ามีคุณสมบัติทางชีวภาพที่สำคัญในการต้านมะเร็ง อย่างไรก็ตาม การกำจัดออกจากร่างกายอย่างรวดเร็ว การออกฤทธิ์ทางชีวภาพได้น้อย รวมไปถึงการเข้าไปออกฤทธิ์ในเซลล์มะเร็งพบว่าไม่ดีเท่าที่ควร ทำให้ไม่สามารถนำไปใช้ในการรักษาทางคลินิกได้ จากการศึกษาอนุภาคนาโนจากเยื่อหุ้มผิวเกล็ดเลือดเพื่อนำมาใช้ในการรักษามะเร็ง พบว่าสามารถเพิ่มศักยภาพทางเภสัชจลนศาสตร์ และเพิ่มคุณสมบัติเพื่อการเคลื่อนที่ไปยังมะเร็งเป้าหมายได้ดีขึ้น ในการศึกษานี้อนุภาคนาโนจากเยื่อหุ้มผิวเกล็ดเลือดแบบใหม่ ในรูปแบบไลโปโซมได้ถูกเตรียมเพื่อเพิ่มศักยภาพของการนำส่งเคอร์คิวมินไปยังมะเร็งเป้าหมาย ซึ่งสามารถใช้กำจัดมะเร็งได้ ดังนั้นเพื่อเป็นการเพิ่มศักยภาพทางเภสัชจลนศาสตร์ เซลล์มะเร็งเป้าหมาย และการต้านมะเร็งของเคอร์คิว-มิน จึงได้พัฒนาอนุภาคนาโนเคอร์คิวมินที่มีเยื่อหุ้มผิวเกล็ดเลือดขึ้นมาครั้งแรก ผลการทดลองพบว่าอนุภาคนาโนที่ได้มีขนาด 163.2 นาโนเมตร และมีค่า zeta potential เท่ากับ -31.8 mV ผลการวิเคราะห์โปรตีนด้วยวิธี Western blotting พบโปรตีนที่บริเวณผนังเซลล์ของเกล็ดเลือด ซึ่งบ่งบอกถึงอนุภาคนาโนที่มีผนังเกล็ดเลือดเป็นองค์ประกอบ การศึกษาการปลดปล่อยเคอร์คิวมินจากอนุภาคนาโนเคอร์คิวมินที่มีเยื่อหุ้มผิวเกล็ดเลือดในหลอดทดลองพบว่าประมาณร้อยละ 50 ของเคอร์คิวมินในอนุภาคนาโนสามารถเก็บไว้ได้นานถึง 4 วัน โดยอนุภาคนาโนนี้สามารถเพิ่มความคงอยู่ทางชีวภาพ (bioavailability) และความยาวนานของเคอร์คิวมินในกระแสเลือด นอกจากนี้พบว่าค่า area under the concentration-time curve (AUC), mean residence time (MRT) และ clearance rate (Cl) ของสูตรเตรียมอนุภาคนาโนนี้มีการเตรียมได้ดีเมื่อเปรียบเทียบกับการศึกษาด้วยผงเคอร์คิวมิน ผลของการกระจายตัวของอนุภาคนาโน (biodistribution) ในสัตว์ทดลอง (in vivo) พบว่าสามารถอยู่ในกระแสเลือดนาน นอกจากนี้การนำอนุภาคนาโนเคอร์คิวมินที่มีเยื่อหุ้มผิวเกล็ดเลือดเข้าสู่เซลล์ มะเร็งตับ (hepatocellular carcinoma) Huh-7 พบว่ามีเพิ่มมากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับการเตรียมอนุภาคนาโนในรูปแบบไลโปโซมธรรมดา ที่เก็บกักเคอร์คิวมินไว้ข้างใน (traditional curcumin-encapsulated liposome) โดยกลไกการนำเข้าเซลล์น่าจะมีความเกี่ยวข้องกับการจับกันระหว่าง CD44 receptor ของเซลล์มะเร็งและโปรตีน P-selectin จากผนังเกล็ดเลือดของอนุภาคนาโน จากการนำเข้าเซลล์มะเร็งตับ Huh-7 ที่เพิ่มมากขึ้น มีผลทำให้เกิดความเป็นพิษกับเซลล์มะเร็ง Huh-7 เพิ่มมากขึ้นไปด้วย เช่นเดียวกันกับเซลล์มะเร็งรังไข่ของมนุษย์ SK-OV-3 และเซลล์มะเร็งเต้านมของมนุษย์ MDA-MB-231 ก็พบว่ามีผลเป็นพิษต่อเซลล์ อย่างไรก็ตามการปลดปล่อยเคอร์คิวมินจากอนุภาคนาโนนี้ยังเป็นข้อจำกัดของการนำไปใช้ ตลอดจนประสิทธิภาพในการต้านมะเร็งยังคงต้องมีการพัฒนาต่อไป ดังนั้นจึงได้มีการทดลองผลิตอนุภาคนาโนในรูปแบบที่มีไคโตซาน (chitosan) เป็นองค์ประกอบเพิ่มเข้ามาในอนุภาคนาโนเคอร์คิวมินที่มีเยื่อหุ้มผิวเกล็ดเลือด (curcumin-loaded platelet membrane bioinspired chitosan-modified liposome) ซึ่งมีขนาด (hydrodynamic size) และ zeta potential เท่ากับ 162.8 nm และ 22.2 mV ตามลำดับ เมื่อนำมาวิเคราะห์โดยการใช้กล้อง confocal microscopy และตรวจสอบโปรตีนด้วยวิธี Western blot พบว่าประสบความสำเร็จในการเตรียมอนุภาคนาโนชนิดใหม่ นอกจากนี้ผลของ Western blot ยังแสดงให้เห็นว่าอนุภาคนาโนยังมีโปรตีนของผิวเกล็ดเลือดเป็นองค์ประกอบของอนุภาคร่วมด้วย รวมไปถึงโปรตีน CD41 (platelet-specific CD41), CD47 (immuno-modulatory CD47) และโปรตีน P-selectin ที่สามารถจับได้จำเพาะกับเซลล์มะเร็ง (cancer-targeted P-selectin) การนำเอาไคโตซานมาใช้เป็นองค์ประกอบของอนุภาคนาโน มีผลทำให้การปลดปล่อยเคอร์คิวมินได้เร็วขึ้น โดยเฉพาะในสภาวะที่มีความเป็นกรดภายในเซลล์มะเร็ง ซึ่งบ่งชี้ถึงความไวต่อความเป็นกรดด่างต่อการปลดปล่อยยาของอนุภาคนาโนที่พัฒนาขึ้นมาใหม่ จากการศึกษาใต้กล้อง confocal laser scanning microscope images พบว่าอนุภาคนาโนมีความสามารถในการหลบหลีกการกินของเซลล์แมคโครฟาจปกติ (RAW264.7 macrophages) ได้ดี และสามารถเคลื่อนที่ไปยังเซลล์มะเร็งตับ HepG2 ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งพบว่ามีความคล้ายคลึงกับอนุภาคนาโนที่ไม่มีไคโตซาน (curcumin-encapsulated platelet membrane biomimetic lipid vesicle) การพัฒนาการผลิตอนุภาคนาโนนี้สามารถเพิ่มศักยภาพทางเภสัชจลนศาสตร์ของเคอร์คิวมิน จากภาพถ่ายจากการศึกษาในสัตว์ทดลอง (in vivo images) และภาพถ่ายจากการศึกษานอกตัวสัตว์ทดลอง (ex vivo images) รวมทั้งการวิเคราะห์ภาพถ่ายจากการย้อมสีฟลูออเรสเซ้นส์ (immunofluorescence assay) พบว่าอนุภาคนาโนที่พัฒนาขึ้นมีประสิทธิภาพสูงในการเคลื่อนที่ไปยังเซลล์มะเร็งเป้าหมาย โดยทั้งการทดลองในหลอดทดลองและในสัตว์ทดลองแสดงให้เห็นว่าอนุภาคนาโนที่พัฒนาขึ้นซึ่งมีไคโตซานเป็นองค์ประกอบ สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเคอร์คิวมินในการต้านมะเร็งตับอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ ซึ่งอาจเนื่องมาจากมีองค์ประกอบของผนังเกล็ดเลือดและไคโตซาน นอกจากนี้ทั้งการศึกษาในหลอดทดลองและในสัตว์ทดลองพิสูจน์ให้เห็นว่าอนุภาคนาโนชนิดใหม่นี้มีความปลอดภัยในการนำไปใช้ ดังนั้นการศึกษานี้สามารถสรุปได้ว่า อนุภาคนาโนที่พัฒนาขึ้นและมีไคโตซานเป็นองค์ประกอบ มีผลต่อการออกฤทธิ์ของเคอร์คิวมินในการต้านเซลล์มะเร็งได้ดี สามารถอยู่ในกระแสเลือดได้นาน ส่งผลทำให้การทำงานของเคอร์คิวมินมีประสิทธิภาพมากขึ้น อีกทั้งมีความเข้ากันทางชีวภาพสูง (high biocompatibility) จากโครงสร้างของผนังเกล็ดเลือดของอนุภาค ยิ่งไปกว่านั้นยังเพิ่มความไวต่อความเป็นกรดด่างซึ่งมีความเหมาะสมต่อการปลดปล่อยยาในเซลล์มะเร็งอีกด้วย และเมื่อเปรียบเทียบอนุภาคนาโนที่พัฒนาขึ้นมาใหม่กับไลโปโซมแบบธรรมดา พบว่าอนุภาคนาโนที่พัฒนาขึ้นมาใหม่มีประสิทธิภาพในการต้านมะเร็งสูงกว่า ซึ่งจะเป็นอีกทางเลือกที่ดีอีกทางหนึ่งในการนำไปใช้ เพื่อการรักษามะเร็งอย่างมีประสิทธิภาพสำหรับสารสกัดจากธรรมชาติอย่างเช่นเคอร์คิวมิน | en_US |
Appears in Collections: | AMS: Theses |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
631155806-SHENGLI WAN.pdf | 902.83 kB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.