Jakub Jagielski, Łucja Przysiecka, Dorota Flak, Magdalena Diak, Zuzanna Pietralik-Molińska, Maciej Kozak, Stefan Jurga, Grzegorz Nowaczyk, Comprehensive and comparative studies on nanocytotoxicity of glyceryl monooleate- and phytantriol-based lipid liquid crystalline nanoparticles, Journal of Nanobiotechnology, 2021, 19(1), 168.
W ostatnim czasie nanocząstki lipidowe (typu stałego) znalazły szczególne zastosowanie do dostarczania mRNA w szczepionkach przeciwko wirusowi COVID-19 (w 2020 r.), które obok innych są wykorzystywane do ogólnoświatowych szczepień populacji ludzkiej. Kolejnym doskonałym przykładem zastosowania nanocząstek bazujących na lipidach jest zatwierdzenie przez organy regulacyjne leku Doxil® i Onpattro® opartych na nanocząstkach lipidowych zawierających odpowiednio przeciwnowotworową doksorubicynę oraz krótki interferujący siRNA, stosowany do leczenia polineuropatii.
Mimo tak wymiernych sukcesów nanocząstek, w tym lipidowych, nadal poszukuje się nowych, inteligentnych nanocząstek, „skrojonych na miarę” biorąc pod uwagę ich zastosowanie jako nośniki leków czy środków kontrastujących wykorzystywanych w diagnostyce chorób. Bardzo interesującą grupą są lipidowe nanocząstki ciekłokrystaliczne (z ang. lipid liquid crystalline nanoparticles LLCNPs), w tym kubosomy i heksosomy o wewnętrznie uporządkowanej strukturze, odpowiednio kubicznej i heksagonalnej. Nanocząstki typu LLCNPs dzięki swoim unikalnym właściwościom oferują rozpuszczalność aktywnych leków/środków kontrastujących o różnej polarności, zwiększając ich stabilność i możliwość kontrolowanego dostarczania. Niemniej jednak, najważniejszym aspektem leżącym u podstaw zastosowania LLCNP do dostarczania leków lub środków kontrastujących jest jednoznaczna ocena ich biokompatybilności, w tym cytotoksyczności, genotoksyczności i powiązanych aspektów. Chociaż dotychczas przeprowadzono badania dotyczące cytotoksyczności nanocząstek przygotowanych z różnych lipidów i surfaktantów, to ich rzeczywisty wpływ na komórki (zarówno zdrowe jak i nowotworowe) nie jest do końca poznany. Ponadto, co ważne, wpływ niektórych struktur w nanoskali może mieć nieprzewidywalny i całkowicie odwrotny skutek niż ich odpowiedników w skali makro.
W związku z powyższym interdyscyplinarny zespół powołany w ramach realizacji projektu Sonata Bis 6 w Centrum NanoBioMedycznym UAM (2016/22/E/ST3/00458, pt. Kubosomy-nanocząstki ciekłokrystaliczne jako potencjalne systemy do bioobrazowania, Kierownik – dr Grzegorz Nowaczyk) dokonał w tej publikacji kompleksowej oceny cytotoksyczności i genotoksyczności nanocząstek typu LLCNPs, przygotowanych z różnych typów lipidów, tj. monooleinianu glicerolu (GMO) i fitantriolu (PHT), także o różnej zawartości lipidu i surfaktantu, które są zatwierdzone przez Agencję Żywności i Leków (FDA). Badania przeprowadzono in vitro tj. w hodowlach komórkowych ludzkiego raka szyjki macicy i prawidłowych liniach fibroblastów. Następnie przeprowadzono badanie mechanizmu wnikania tych nanocząstek do komórek, ocenę cytotoksyczności na podstawie aktywności metabolicznej komórek, analizę integralności cytoszkieletu i generacji wewnątrzkomórkowych reaktywnych form tlenu oraz ocenę profili ekspresji wybranych genów na skutek działania nanocząstek. Wyniki badań wskazują, że nanocząstki wytworzone z fitantriolu są bardziej toksyczne niż te wytworzone z monooleinianu glicerolu. Ponadto wykazano, że utworzone lipidowe nanocząstki mają również wpływ na ekspresję genów zaangażowanych w szlak uszkodzenia i naprawy DNA, funkcję mitochondriów i proliferację komórek, choć jest on silnie zależny od zastosowanego stężenia. Biorąc pod uwagę otrzymane wyniki, LLCNPs oparte na GMO wykazują większy potencjał jako nośniki leków czy środków kontrastujących, ze względu na ich wysoką biokompatybilność w porównaniu do tych opartych na PHT oraz ich efektywniejszą internalizację do komórek.
