Published January 16, 2023 | Version v1
Publication Open

Preparation and characterization of cetuximab-loaded egg serum albumin nanoparticles and their uses as a drug delivery system against Caco-2 colon cancer cells

Creators

  • 1. Tanta University
  • 2. Kafrelsheikh University

Description

Abstract To avoid the harmful side effects of cetuximab and improve its therapeutic efficacy, egg serum albumin (ESA) was used as a targeting drug carrier moiety for cancer therapy against Caco-2 colon cancer cells. The simple improved desolvation method was used to synthesize ESA nanoparticles (ESA-NPs) and cetuximab-loaded albumin nanoparticles (CET-ANPs) with glutaraldehyde as a crosslinking agent. The ESA-NPs and CET-ANPs were spherically shaped, and their sizes and surface potentials were 100 and − 24 nm and 170 and − 20 nm, respectively, as determined using transmission electron microscopy (TEM) and a Zeta potential analyzer. The specific functional groups of the prepared nanoparticles were revealed by FTIR analysis. In the MTT (3-(4, 5-dimethylthiazolyl-2)-2, 5-diphenyltetrazolium bromide) assay, CET-ANPs exerted the highest antitumor activity after 24 h followed by CET, ESA-NPs, and pure ESA. Combination of CET + ESA-NPs at different IC50 concentrations at ratios of 1:1, 1:2, 2:1, 1:4, 4:1, 1:9, or 9:1 showed significant synergistic effects with a combination index (CI) > 1. Furthermore, the CET either loaded with ESA-NPs or administered in combination (CET + ESA NPs) caused significant apoptotic damage, as well as an S-phase or G2/M cell cycle arrest to the cancer cells, respectively. These were directly linked with a significant upregulation of mRNA expression of Caspase3 and Bax genes and an extreme downregulation of the mRNA expression of Bcl2, particularly in the combination treatment group, as compared to the untreated cells. Finally, ESA-NPs improved the effectiveness of cetuximab, strongly caused apoptotic and antiproliferative action with lower systemic toxicity, and could be suggested for the targeted administration of anticancer medications in various nanosystems.

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

Translated Description (Arabic)

لتجنب الآثار الجانبية الضارة لعقار سيتوكسيماب وتحسين فعاليته العلاجية، تم استخدام ألبومين مصل البيض (ESA) كمجموعة حاملة للأدوية المستهدفة لعلاج السرطان ضد خلايا سرطان القولون Caco -2. تم استخدام طريقة التحلل البسيطة المحسنة لتوليف جسيمات الإيسا النانوية (ESA - NPs) وجسيمات الألبومين النانوية المحملة بالسيتوكسيماب (CET - ANPs) مع الجلوتارالدهيد كعامل ربط تشابكي. تم تشكيل ESA - NPs و CET - ANPs كرويًا، وكانت أحجامها وجهدها السطحي 100 و -24 نانومتر و 170 و -20 نانومتر، على التوالي، على النحو المحدد باستخدام المجهر الإلكتروني للإرسال (TEM) ومحلل جهد زيتا. تم الكشف عن المجموعات الوظيفية المحددة للجسيمات النانوية المحضرة من خلال تحليل FTIR. في اختبار MTT (3 -(4، 5 - dimethylthiazolyl-2)-2، 5 - diphenyltetrazolium bromide)، مارست CET - ANPs أعلى نشاط مضاد للأورام بعد 24 ساعة تليها CET و ESA - NPs و ESA النقي. أظهر مزيج من CET + ESA - NPs بتركيزات IC50 مختلفة بنسب 1:1 أو 1:2 أو 2:1 أو 1:4 أو 4:1 أو 1:9 أو 9:1 تأثيرات تآزرية كبيرة مع مؤشر تركيبي (CI) > 1. علاوة على ذلك، فإن CET إما محملة بـ ESA - NPs أو تدار مجتمعة (CET + ESA NPs) تسببت في تلف كبير في الخلايا المبرمج، بالإضافة إلى توقف دورة الخلية S - phase أو G2/M للخلايا السرطانية، على التوالي. كانت هذه مرتبطة مباشرة بزيادة كبيرة في تنظيم تعبير الحمض النووي الريبوزي المرسال لجينات Caspase3 و Bax وتقليل شديد في تنظيم تعبير الحمض النووي الريبوزي المرسال لـ Bcl2، لا سيما في مجموعة المعالجة المركبة، مقارنة بالخلايا غير المعالجة. أخيرًا، حسنت ESA - NPs فعالية سيتوكسيماب، وتسببت بقوة في عمل موت الخلايا المبرمج ومضاد للتكاثر مع سمية جهازية أقل، ويمكن اقتراحها للإدارة المستهدفة للأدوية المضادة للسرطان في مختلف النظم النانوية.

Translated Description (French)

Résumé Pour éviter les effets secondaires nocifs du cetuximab et améliorer son efficacité thérapeutique, l'albumine sérique d'œuf (ASE) a été utilisée comme fraction porteuse de médicament de ciblage pour le traitement du cancer contre les cellules cancéreuses du côlon Caco-2. La méthode simple de désolvatation améliorée a été utilisée pour synthétiser des nanoparticules ESA (ESA-NPs) et des nanoparticules d'albumine chargées de cetuximab (CET-ANPs) avec du glutaraldéhyde comme agent de réticulation. Les ESA-NPs et les CET-ANPs étaient de forme sphérique, et leurs tailles et potentiels de surface étaient de 100 et − 24 nm et 170 et − 20 nm, respectivement, tels que déterminés à l'aide de la microscopie électronique à transmission (met) et d'un analyseur de potentiel Zeta. Les groupes fonctionnels spécifiques des nanoparticules préparées ont été révélés par analyse IRTF. Dans le test MTT (bromure de 3-(4, 5-diméthylthiazolyl-2)-2, 5-diphényltétrazolium), CET-ANPs a exercé l'activité antitumorale la plus élevée après 24 h, suivie de cet, ESA-NPs et ESA pur. La combinaison de cet + ESA-NPs à différentes concentrations IC50 à des rapports de 1:1, 1:2, 2:1, 1:4, 4:1, 1:9 ou 9:1 a montré des effets synergiques significatifs avec un indice de combinaison (IC) > 1. En outre, le cet chargé en ESA-NPs ou administré en combinaison (cet + ESA NPs) a causé des dommages apoptotiques importants, ainsi qu'un arrêt du cycle cellulaire de phase S ou G2/M aux cellules cancéreuses, respectivement. Ceux-ci étaient directement liés à une régulation à la hausse significative de l'expression de l'ARNm des gènes Caspase3 et Bax et à une régulation à la baisse extrême de l'expression de l'ARNm de Bcl2, en particulier dans le groupe de traitement combiné, par rapport aux cellules non traitées. Enfin, ESA-NPs a amélioré l'efficacité du cétuximab, a fortement provoqué une action apoptotique et antiproliférative avec une toxicité systémique plus faible, et pourrait être suggéré pour l'administration ciblée de médicaments anticancéreux dans divers nanosystèmes.

Translated Description (Spanish)

Resumen Para evitar los efectos secundarios dañinos de cetuximab y mejorar su eficacia terapéutica, se utilizó albúmina de suero de huevo (esa) como un resto portador de fármaco dirigido para la terapia contra el cáncer contra las células de cáncer de colon Caco-2. El método de desolvatación mejorado simple se utilizó para sintetizar nanopartículas de esa (esa-NP) y nanopartículas de albúmina cargadas con cetuximab (CET-ANP) con glutaraldehído como agente de reticulación. Los ESA-NP y CET-ANP tenían forma esférica, y sus tamaños y potenciales de superficie eran de 100 y -24 nm y 170 y -20 nm, respectivamente, según lo determinado mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM) y un analizador de potencial Zeta. Los grupos funcionales específicos de las nanopartículas preparadas se revelaron mediante análisis FTIR. En el ensayo MTT (bromuro de 3-(4, 5-dimetiltiazolil-2)-2, 5-difeniltetrazolio), los CET-ANP ejercieron la mayor actividad antitumoral después de 24 h, seguidos de CET, ESA-NP y esa puro. La combinación de CET + ESA-NP a diferentes concentraciones de IC50 en proporciones de 1: 1, 1:2, 2:1, 1:4, 4:1, 1:9 o 9:1 mostró efectos sinérgicos significativos con un índice de combinación (IC) > 1. Además, la CET cargada con ESA-NP o administrada en combinación (CET + esa NP) causó un daño apoptótico significativo, así como una detención del ciclo celular en fase S o G2/M a las células cancerosas, respectivamente. Estos se vincularon directamente con una regulación positiva significativa de la expresión de ARNm de los genes Caspasa3 y Bax y una regulación negativa extrema de la expresión de ARNm de Bcl2, particularmente en el grupo de tratamiento de combinación, en comparación con las células no tratadas. Finalmente, los ESA-NP mejoraron la efectividad del cetuximab, causaron una fuerte acción apoptótica y antiproliferativa con menor toxicidad sistémica, y podrían sugerirse para la administración dirigida de medicamentos contra el cáncer en varios nanosistemas.

Files

s12645-022-00153-8.pdf

Files (3.1 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
md5:160f2ad352cf2222e253541c96b192b6
3.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحضير وتوصيف جسيمات الألبومين النانوية المحملة بمصل البيض سيتوكسيماب واستخداماتها كنظام لتوصيل الدواء ضد خلايا سرطان القولون كاكو-2
Translated title (French)
Préparation et caractérisation des nanoparticules d'albumine sérique d'œuf chargées de cetuximab et de leurs utilisations comme système d'administration de médicaments contre les cellules cancéreuses du côlon Caco-2
Translated title (Spanish)
Preparación y caracterización de nanopartículas de albúmina de suero de huevo cargadas con cetuximab y sus usos como sistema de administración de fármacos contra células de cáncer de colon Caco-2

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4316369243
DOI
10.1186/s12645-022-00153-8

Is supplement to
https://openalex.org/W3144406821 (Other)
https://openalex.org/W2920819208 (Other)
https://openalex.org/W2885989590 (Other)
https://openalex.org/W2465099763 (Other)
https://openalex.org/W2380114967 (Other)
https://openalex.org/W2212199444 (Other)
https://openalex.org/W2182278658 (Other)
https://openalex.org/W2145309828 (Other)
https://openalex.org/W2070677911 (Other)
https://openalex.org/W2047962734 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1943217154
  • https://openalex.org/W1972614147
  • https://openalex.org/W1983661160
  • https://openalex.org/W1984753398
  • https://openalex.org/W1995863484
  • https://openalex.org/W2013063287
  • https://openalex.org/W2059167706
  • https://openalex.org/W2077945404
  • https://openalex.org/W2089654697
  • https://openalex.org/W2090221825
  • https://openalex.org/W2103744931
  • https://openalex.org/W2408480415
  • https://openalex.org/W2747338412
  • https://openalex.org/W2781998924
  • https://openalex.org/W2809788196
  • https://openalex.org/W2883883488
  • https://openalex.org/W2884578575
  • https://openalex.org/W2889316316
  • https://openalex.org/W2913928852
  • https://openalex.org/W2938630570
  • https://openalex.org/W3013856690
  • https://openalex.org/W3029355795
  • https://openalex.org/W3031636899
  • https://openalex.org/W3080557615
  • https://openalex.org/W3089095477
  • https://openalex.org/W3092829986
  • https://openalex.org/W3128646645
  • https://openalex.org/W3130425989
  • https://openalex.org/W3152157156
  • https://openalex.org/W3176820944
  • https://openalex.org/W3205834792
  • https://openalex.org/W4200465354
  • https://openalex.org/W4207056361
  • https://openalex.org/W4283073388