Оптимизация существующих протоколов лечения, а также использование персонализированного подхода к назначению терапии пациентам с злокачественными новообразованиями являются одними из приоритетных направлений в здравоохранении. Разработка новых лекарственных форм направленной доставки химиопрепаратов и фотосенсибилизаторов для комбинированной терапии позволит существенно повысить эффективность лечения и улучшить качество жизни пациентов, страдающих онкологическими заболеваниями.

Таким образом, в области лечения раковых заболеваний существует потребность в разработке инновационных подходов создания лекарственных форм для повышения эффективности терапии. Так, развитие нанотехнологии позволило расширить возможности терапии онкологических заболеваний путем воздействия на организм на клеточном и субклеточном уровнях. Основными агентами в данной области являются наночастицы, имеющие высокий потенциал в области диагностики и терапии широкого спектра заболеваний за счет размеров, благодаря которым они могут циркулировать по организму и возможности инкапсуляции в них различных лекарственных препаратов или их комбинаций.

Таким образом, необходимо создать наноносители для системного введения, позволяющие инкапсулировать и комбинировать лекарственные препараты, защищать их от внешнего воздействия, а пролонгированное высвобождение лекарственного препарата из наночастиц позволяет циркулирующим наносистемам скапливаться в очагах заболевания и, следовательно, достигать необходимой терапевтической дозы при меньших исходных дозировках. Для этого они должны обладать рядом важных свойств: устойчивость, нетоксичность, биодоступность. При этом размер этих частиц не должен превышать 100 нм, чтобы свободно распространяться по организму и накапливаться в необходимых точках.

Таким образом, были созданы кальций карбонатные частицы, стабилизированные органическим агентом полиакриловой кислотой, диапазон размеров которых составляет от 80 до 110 нм. Далее анализировалась стабильность частиц в трех разных средах с различными pH (4.1, 6.2, 10.1) в течение 24 часов на оборудовании DLS Malvern. Форма и структура частиц изучалась на сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) и просвечивающем электронном микроскопе (ПЭМ). Частицы являются стабильными в широком диапазоне рН, незначительно изменяя свой размер в сильно кислой и сильно щелочной среде.

В качестве препаратов для комбинированной терапии использовались фотодинамический препарат «Радохлорин», при облучении лазером выделяющий синглетный кислород, губительный для раковых клеток, а также цитостатик «Доксорубицин». Лекарственные препараты инкапсулировались адсорбцией по-отдельности в наночастицы, и изучалось количество высвобожденного терапевтического агента во времени. Для этого строились градуировочные графики зависимости оптической плотности от концентрации лекарственного вещества в линейном диапазоне. Затем вещества инкапсулировались в наночастицы адсорбцией, после чего через некоторое время частицы осаждали и брали надосадочную жидкость, которую анализировали на количество вещества. И так повторяли в течение определенных промежутков времени. Таким образом, удалось изучить время полного высвобождения доксорубицина и радахлорина из наночастиц карбоната кальция, а также рассчитать адсорбционную емкость частиц, которая составила 16.7% по формуле



(общее количество добавленного препарата(мг)-количество несвязанного препарата над осадком(мг)*100)/(масса частиц(мг) + количество общего препарата(мг) – количество несвязанного препарата(мг))



При этом эффективность инкапсуляции препарата, рассчитанная по нижеследующей формуле, составила более 90%.



(общее количество добавленного препарата(мг) – количество несвязанного препарата над осадком(мг))/(общее количество добавленного препарата(мг))



Таким образом, полученная информация позволяет планировать дальнейшую терапию: количество, необходимое для инкапсуляции для создания терапевтической дозы, а также благодаря кривым высвобождения, расчет времени, за которое концентрация лекарственных препаратов в организме будет максимальна.



ЛИТЕРАТУРА

Biodegradable Nanoparticles of Polyacrylic Acid–Stabilized Amorphous CaCO3 for Tunable pH-Responsive Drug Delivery and Enhanced Tumor Inhibition / C. Xu, Y. Yan, J. Tan [et al.] // Advanced Functional Materials. — 2019. — V. 29. – 24. P. 1808146

Multifunctional microcapsules: A theranostic agent for US/MR/PAT multi-modality imaging and synergistic chemo-photothermal osteosarcoma therapy / H. Wang, S. Xu, D.Fan [et al.] // Bioactive Materials — 2022 — V. 7. – P. 453-465

Благодарность: работа была выполнена при поддержке государственного задания (FSEG-2022-0012)

Optimization of existing treatment protocols, as well as the use of a personalized approach to prescribing therapy to patients with oncology are among the priorities in healthcare. The development of new forms of targeted delivery of chemotherapy drugs and photosensitizers for combination therapy will significantly increase the effectiveness of treatment and improve the quality of life of patients suffering from cancer.

Thus, in the field of cancer treatment, there is a need to develop innovative approaches to creating dosage forms to increase the effectiveness of therapy. Thus, the development of nanotechnology has made it possible to expand the possibilities of cancer therapy by influencing the body at the cellular and subcellular levels. The main agents in this field are nanoparticles that have a high potential in the field of diagnosis and therapy of a wide range of diseases due to the size due to which they can circulate through the body and the possibility of encapsulating various drugs or combinations thereof in them.

Thus, it is necessary to create nanocarriers for systemic administration that allow encapsulating and combining drugs, protecting them from external influences, and prolonged release of the drug from nanoparticles allows circulating nanosystems to accumulate in the foci of the disease and, consequently, achieve the necessary therapeutic dose at lower initial dosages. To do this, they must have a number of important properties: stability, non-toxicity, bioavailability. At the same time, the size of these particles should not exceed 100 nm in order to freely spread throughout the body and accumulate at the necessary points.

Thus, calcium carbonate particles stabilized by the organic agent polyacrylic acid were created, the size range of which is from 80 to 110 nm. Further, the stability of particles in three different media with different pH (4.1, 6.2, 10.1) was analyzed for 24 hours on DLS Malvern equipment. The shape and structure of the particles were studied using a scanning electron microscope (SEM) and a transmission electron microscope (TEM). The particles are stable over a wide pH range, changing their size slightly in a strongly acidic and strongly alkaline environment.

As drugs for combination therapy, the photodynamic drug "Radochlorin" was used, which, when irradiated with a laser, releases singlet oxygen that is harmful to cancer cells, as well as the cytostatic "Doxorubicin". The drugs were encapsulated by adsorption individually into nanoparticles, and the amount of the released therapeutic agent over time was studied. For this purpose, calibration graphs of the dependence of the optical density on the concentration of the medicinal substance in the linear range were constructed. Then the substances were encapsulated into nanoparticles by adsorption, after which, after a while, the particles were deposited and a superadding liquid was taken, which was analyzed for the amount of the substance. And so it was repeated for certain periods of time. Thus, it was possible to study the time of complete release of doxorubicin and radachlorin from calcium carbonate nanoparticles, as well as to calculate the adsorption capacity of the particles, which was 16.7% according to the formula:



((total drug added(mg)- unbound drug above precipitate(mg))*100)/(mass of particles (mg)+ total drug (mg) - unbound drug(mg))



At the same time, the encapsulation efficiency of the drug, calculated according to the following formula, was more than 90%.



(total drug added(mg)- amount of unbound drug above pellet(mg))/(total drug added(mg))



Thus, the information obtained allows you to plan further therapy: the amount needed for encapsulation to create a therapeutic dose and to calculate the time for which the concentration of drugs in the body will be maximum.



LITERATURE

Biodegradable Nanoparticles of Polyacrylic Acid–Stabilized Amorphous CaCO3 for Tunable pH-Responsive Drug Delivery and Enhanced Tumor Inhibition / C. Xu, Y. Yan, J. Tan [et al.] // Advanced Functional Materials. — 2019. — V. 29. – 24. P. 1808146

Multifunctional microcapsules: A theranostic agent for US/MR/PAT multi-modality imaging and synergistic chemo-photothermal osteosarcoma therapy / H. Wang, S. Xu, D.Fan [et al.] // Bioactive Materials — 2022 — V. 7. – P. 453-465

Acknowledgement: the work was supported by the state assignment (FSEG-2022-0012)