Będąc głównym problemem zdrowia publicznego na całym świecie, rak jest powszechnie charakteryzowany jako mający niski wskaźnik wyleczeń, wysoki wskaźnik nawrotów i wysoki wskaźnik śmiertelności1,2. Obecne konwencjonalne metody przeciwnowotworowe obejmują chirurgię, chemioterapię i radioterapię3, wśród których chemioterapia jest podstawowym sposobem leczenia pacjentów z rakiem w klinice4. Klinicznie stosowane leki przeciwnowotworowe obejmują głównie paklitaksel (PTX)5 i doksorubicynę (DOX)6,7. DOX, lek przeciwnowotworowy, jest szeroko stosowany w chemioterapii klinicznej, ze względu na zalety cytotoksyczności nowotworów i hamowanie proliferacji komórek rakowych8,9. Jednak DOX powoduje kardiotoksyczność10,11, a krótki okres półtrwania DOX ogranicza jego zastosowanie w clinic12. W związku z tym potrzebne są degradowalne nośniki leków, aby załadować DOX i następnie uwolnić go w kontrolowany sposób do docelowego obszaru.
Nanocząsteczki były szeroko stosowane w systemach dostarczania leków i mają kilka zalet w leczeniu raka (np. znaczny stosunek powierzchni do objętości, mały rozmiar, zdolność do kapsułkowania różnych leków, przestrajalna chemia powierzchni, itp.)13,14,15. W szczególności nanocząstki złota (AuNPs) są szeroko stosowane w zastosowaniach biologicznych i biomedycznych, takich jak fototermiczna terapia nowotworów16,17. Unikalne właściwości AuNPs, takie jak łatwa synteza i ogólna funkcjonalizacja powierzchni, mają doskonałe perspektywy w klinicznej dziedzinie terapii nowotworów18. W wielu badaniach AuNP były również wykorzystywane do identyfikacji strategii dostarczania leków, diagnozowania nowotworów i pokonywania oporności19,20.
Pomimo tego, AuNPs muszą być dodatkowo dostosowane do przezwyciężania oporności na leki poprzez wysokie miejscowe uwalnianie w zmianach nowotworowych poprzez zwiększoną penetrację i retencję (EPR), takie jak właściwości celowania i dostępności. Funkcjonalizowane polimerami AuNP wykazały unikalne zalety, takie jak lepsza rozpuszczalność w wodzie hydrofobowych leków przeciwnowotworowych i wydłużony czas krążenia21,22. Do powłok AuNP zastosowano różne biokompatybilne polimery, takie jak glikol polietylenowy (PEG), polietylenoimina (PEI), kwas hialuronowy, heparyna i guma ksantanowa. Wtedy stabilność, jak również ładowność, AuNPs są dobrze poprawione23. W szczególności PEI jest silnie rozgałęzionym polimerem, który składa się z wielu powtarzających się jednostek amin pierwszorzędowych, drugorzędowych i trzeciorzędowych24. PEI ma doskonałą rozpuszczalność, niską lepkość i wysoki stopień funkcjonalności, co nadaje się do powlekania na AuNPs.
Z drugiej strony, leki przeciwnowotworowe muszą być dostarczane bezpośrednio do komórek rakowych z lepszą efektywnością ładowania i o niższej toksyczności w leczeniu pierwotnych i zaawansowanych nowotworów przerzutowych25. Ukierunkowane ligandy mają ogromny potencjał dla systemów dostarczania leków przeciwnowotworowych26. Jego selektywność w wiązaniu cząsteczki docelowej nadaje swoistość ukierunkowaną na lek przeciwnowotworowy i zwiększa wzbogacenie leku w chorych tkankach27. Więcej ligandów obejmuje przeciwciała, polipeptydy i małe cząsteczki. W porównaniu z innymi ligandami, aptamery kwasów nukleinowych mogą być syntetyzowane in vitro i są łatwe do modyfikacji. AS1411 jest niemodyfikowanym oligonukleotydem fosfodiesterowym o stężeniu 26 pz, który tworzy stabilną dimeryczną strukturę G-tetrameru, która specyficznie wiąże się z nadekspresją docelowego receptora białka jądrowego na komórkach nowotworowych28,29,30. AS1411 hamuje proliferację wielu komórek nowotworowych, ale nie wpływa na wzrost zdrowych komórek31,32. W rezultacie, AS1411 został wykorzystany do wytworzenia idealnego, ukierunkowanego systemu dostarczania leków.
W tym badaniu, kopolimer PEI-g-PEG jest syntetyzowany w reakcji amidowej, a następnie wytwarzane są nanocząstki złota pokryte kopolimerem PEI-g-PEG (PEI-g-PEG@AuNPs). Dodatkowo, DOX i AS1411 są sekwencyjnie połączone z przygotowanym PEI-g-PEG@AuNPs, jak pokazano na Rysunek 1. Ten szczegółowy protokół ma na celu pomóc naukowcom uniknąć wielu typowych pułapek związanych z produkcją nowego PEI-g-PEG@AuNPs załadowanego DOX i AS1411.