Published June 26, 2020 | Version v1
Publication Open

PEGylated lipid nanocarrier for enhancing photodynamic therapy of skin carcinoma using curcumin: in-vitro/in-vivo studies and histopathological examination

Creators

  • 1. Cairo University
  • 2. National Research Centre

Description

Abstract The use of (PEG)-grafted materials has a positive impact on drug delivery. In this study we designed PEGylated lipid nanocarriers (PLN) loaded with curcumin (Cur) to target skin cancer by photodynamic therapy. Cur is a polyphenolic compound having vast biological effects masked due to its low aqueous solubility. PLN were prepared using Tefose 1500 with different surfactants. PLN3, containing Tween 80, had the smallest particle size (167.60 ± 15.12 nm), Z = − 26.91 mV and, attained the highest drug release (Q24 = 75.02 ± 4.61% and Q48 = 98.25 ± 6.89%). TEM showed spherical, well-separated nanoparticles. The dark and photo-cytotoxicity study on a human skin cancer cell line (A431) revealed that, at all tested concentrations, the viability of cells treated with PLN3 was significantly lower than those treated by Cur suspension and, it decreased upon irradiation by blue light (410 nm). The amount of Cur extracted from the skin of mice treated by PLN3 was twice that of mice treated by aqueous drug suspension, this was confirmed by the increase in fluorescence intensity measured by confocal laser microscopy. Histopathological studies showed that PLN3 could extend Cur effect to deeper skin layers, especially after irradiation. This study highlights the possible efficacy of curcumin-loaded PEGylated lipidic nanoparticles to combat skin cancer by photodynamic therapy.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الملخص استخدام المواد المطعمة (PEG) له تأثير إيجابي على توصيل الدواء. في هذه الدراسة، صممنا حاملات الدهون النانوية PEGylated (PLN) المحملة بالكركمين (CUR) لاستهداف سرطان الجلد عن طريق العلاج الضوئي الديناميكي. CUR هو مركب متعدد الفينول له تأثيرات بيولوجية واسعة مقنعة بسبب ذوبانيته المائية المنخفضة. تم تحضير PLN باستخدام Tefose 1500 مع مواد خافضة للتوتر السطحي مختلفة. يحتوي PLN3، الذي يحتوي على توين 80، على أصغر حجم للجسيمات (167.60 ± 15.12 نانومتر)، Z = -26.91 مللي فولط، وحقق أعلى إطلاق للدواء (Q24 = 75.02 ± 4.61 ٪ و Q48 = 98.25 ± 6.89 ٪). أظهرت TEM جسيمات نانوية كروية مفصولة جيدًا. كشفت دراسة السمية الداكنة والضوئية للخلايا على خط خلايا سرطان الجلد البشري (A431) أنه في جميع التركيزات المختبرة، كانت صلاحية الخلايا المعالجة بـ PLN3 أقل بكثير من تلك المعالجة بواسطة معلق CUR، وانخفضت عند الإشعاع بالضوء الأزرق (410 نانومتر). كانت كمية Cur المستخرجة من جلد الفئران التي تمت معالجتها بواسطة PLN3 ضعف كمية الفئران التي تمت معالجتها بواسطة معلق الدواء المائي، وقد تم تأكيد ذلك من خلال الزيادة في شدة التألق المقاسة بواسطة المجهر الليزري متحد البؤر. أظهرت الدراسات النسيجية المرضية أن PLN3 يمكن أن يمتد تأثير كور إلى طبقات الجلد العميقة، خاصة بعد الإشعاع. تسلط هذه الدراسة الضوء على الفعالية المحتملة للجسيمات النانوية الدهنية PEGylated المحملة بالكركمين لمكافحة سرطان الجلد عن طريق العلاج الضوئي الديناميكي.

Translated Description (French)

Résumé L'utilisation de matériaux greffés (PEG) a un impact positif sur l'administration des médicaments. Dans cette étude, nous avons conçu des nanoporteurs lipidiques PEGylés (PLN) chargés de curcumine (Cur) pour cibler le cancer de la peau par thérapie photodynamique. Cur est un composé polyphénolique ayant de vastes effets biologiques masqués en raison de sa faible solubilité aqueuse. Les PLN ont été préparés à l'aide de Tefose 1500 avec différents tensioactifs. La PLN3, contenant du Tween 80, avait la plus petite taille de particules (167,60 ± 15,12 nm), Z = − 26,91 mV et atteignait la libération de médicament la plus élevée (Q24 = 75,02 ± 4,61 % et Q48 = 98,25 ± 6,89 %). TEM a montré des nanoparticules sphériques et bien séparées. L'étude de l'obscurité et de la photo-cytotoxicité sur une lignée de cellules cancéreuses de la peau humaine (A431) a révélé que, à toutes les concentrations testées, la viabilité des cellules traitées par PLN3 était significativement inférieure à celles traitées par suspension Cur et qu'elle diminuait lors de l'irradiation par la lumière bleue (410 nm). La quantité de Cur extraite de la peau de souris traitées par PLN3 était deux fois supérieure à celle des souris traitées par suspension aqueuse de médicament, ce qui a été confirmé par l'augmentation de l'intensité de fluorescence mesurée par microscopie laser confocale. Des études histopathologiques ont montré que la PLN3 pouvait étendre l'effet Cur aux couches cutanées plus profondes, en particulier après irradiation. Cette étude met en évidence l'efficacité possible des nanoparticules lipidiques PEGylées chargées en curcumine pour lutter contre le cancer de la peau par thérapie photodynamique.

Translated Description (Spanish)

Resumen El uso de materiales injertados CON (PEG) tiene un impacto positivo en la administración de fármacos. En este estudio diseñamos nanoportadores lipídicos PEGilados (PLN) cargados con curcumina (Cur) para atacar el cáncer de piel mediante terapia fotodinámica. El CUR es un compuesto polifenólico que tiene vastos efectos biológicos enmascarados debido a su baja solubilidad acuosa. PLN se prepararon usando Tefose 1500 con diferentes tensioactivos. PLN3, que contenía Tween 80, tenía el tamaño de partícula más pequeño (167.60 ± 15.12 nm), Z = -26.91 mV y, alcanzó la mayor liberación de fármaco (Q24 = 75.02 ± 4.61% y Q48 = 98.25 ± 6.89%). TEM mostró nanopartículas esféricas bien separadas. El estudio de oscuridad y fotocitotoxicidad en una línea celular de cáncer de piel humano (A431) reveló que, en todas las concentraciones probadas, la viabilidad de las células tratadas con PLN3 fue significativamente menor que las tratadas con suspensión de Cur y disminuyó tras la irradiación con luz azul (410 nm). La cantidad de Cur extraída de la piel de los ratones tratados con PLN3 fue el doble que la de los ratones tratados con suspensión acuosa de fármacos, esto se confirmó por el aumento de la intensidad de fluorescencia medida por microscopía láser confocal. Los estudios histopatológicos mostraron que PLN3 podría extender el efecto de Cur a las capas más profundas de la piel, especialmente después de la irradiación. Este estudio destaca la posible eficacia de las nanopartículas lipídicas PEGiladas cargadas de curcumina para combatir el cáncer de piel mediante terapia fotodinámica.

Files

s41598-020-67349-z.pdf.pdf

Files (2.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:c26deed0628381e7a8518633b6342cd0
2.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الناقل النانوي للدهون PEGylated لتعزيز العلاج الضوئي الديناميكي لسرطان الجلد باستخدام الكركمين: الدراسات في المختبر/في الجسم الحي والفحص النسيجي المرضي
Translated title (French)
Nanoporteur lipidique PEGylé pour améliorer la thérapie photodynamique du carcinome cutané à l'aide de curcumine : études in vitro/in vivo et examen histopathologique
Translated title (Spanish)
Nanoportador lipídico PEGilado para potenciar la terapia fotodinámica del carcinoma de piel con curcumina: estudios in vitro/in vivo y examen histopatológico

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3038010884
DOI
10.1038/s41598-020-67349-z

Is supplement to
https://openalex.org/W4379468034 (Other)
https://openalex.org/W4360797513 (Other)
https://openalex.org/W4308323169 (Other)
https://openalex.org/W2887769962 (Other)
https://openalex.org/W2589512255 (Other)
https://openalex.org/W2581018598 (Other)
https://openalex.org/W2566737253 (Other)
https://openalex.org/W2117116660 (Other)
https://openalex.org/W1984122016 (Other)
https://openalex.org/W1971462710 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1976194786
  • https://openalex.org/W1990098432
  • https://openalex.org/W2001176149
  • https://openalex.org/W2037602102
  • https://openalex.org/W2037749877
  • https://openalex.org/W2050978125
  • https://openalex.org/W2052804020
  • https://openalex.org/W2056515319
  • https://openalex.org/W2059120243
  • https://openalex.org/W2082865634
  • https://openalex.org/W2082918860
  • https://openalex.org/W2085911180
  • https://openalex.org/W2092607934
  • https://openalex.org/W2151734986
  • https://openalex.org/W2214741324
  • https://openalex.org/W2529562623
  • https://openalex.org/W2566259396
  • https://openalex.org/W2602716758
  • https://openalex.org/W2626329937
  • https://openalex.org/W2747909720
  • https://openalex.org/W2767584643
  • https://openalex.org/W2790026166
  • https://openalex.org/W2792854179
  • https://openalex.org/W2810805718
  • https://openalex.org/W2913423980
  • https://openalex.org/W2954825697
  • https://openalex.org/W2955795461
  • https://openalex.org/W2963681439