biophBiomedical PhotonicsBiomedical Photonics2413-9432Non-profit partnership for development of domestic photodynamic therapy and photodiagnosis10.24931/2413-9432-2019-8-1-4-17bioph-288Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESРазработка технологии получения наночастиц на основе PLGA и дипропоксибактериопурпуринимида. Оценка физико-химических и биологических свойств полученной системы доставкиDevelopment of the technology for obtaining PLGA and dipropoxybateriopurpurinimide-based nanoparticles. Evaluation of physicochemical and biological properties of the obtained delivery systemСапельниковМ. Д.SapelnikovM. D.maxsapelnikov@gmail.comНикольскаяЕ. Д.NikolskayaE. D.МорозоваН. Б.MorozovaN. B.ПлотниковаЕ. А.PlotnikovaE. A.ЕфременкоА. В.EfremenkoA. V.ПановА. В.PanovA. V.ГринМ. А.GrinM. A.ЯкубовскаяР. И.YakubovskayaR. I.МИРЭА – Российский технологический университет, МоскваРоссияFederal State Budget Educational Institution of Higher Education “MIREA – Moscow Technological University”, MoscowRussian FederationВсероссийский научный центр молекулярной диагностики и лечения (ВНЦМДЛ), МоскваРоссияRussian research center for molecular diagnostics and therapy (RCMDT), MoscowRussian FederationМНИОИ им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, МоскваРоссияP.A. Herzen Moscow Oncology Research Center – branch of FSBI NMRRC of the Ministry of Health of Russia, MoscowRussian FederationИнститут биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова Российской академии наук, Москва; МГУ им. М.В. Ломоносова, МоскваРоссияShemyakin & Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences, Moscow; Lomonosov Moscow State University, MoscowRussian FederationМИРЭА – Российский технологический университет, Москва; ЗАО «Институт фармацевтических технологий», МоскваРоссияFederal State Budget Educational Institution of Higher Education “MIREA – Moscow Technological University”, Moscow; ZAO “Institute of pharmaceutical technologies”, MoscowRussian Federation20192703201981417Copyright © Сапельников М.Д., Никольская Е.Д., Морозова Н.Б., Плотникова Е.А., Ефременко А.В., Панов А.В., Грин М.А., Якубовская Р.И., 20192019Сапельников М.Д., Никольская Е.Д., Морозова Н.Б., Плотникова Е.А., Ефременко А.В., Панов А.В., Грин М.А., Якубовская Р.И.Sapelnikov M.D., Nikolskaya E.D., Morozova N.B., Plotnikova E.A., Efremenko A.V., Panov A.V., Grin M.A., Yakubovskaya R.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pdt-journal.com/jour/article/view/288

В статье описан процесс разработки технологии получения наночастиц на основе сополимера молочной и гликолевой кислот (PLGA), включающих дипропоксибактериопурпуринимид (DPBPI) и предназначенных для фотодинамической терапии (ФДТ) злокачественных новообразований различного генеза. В работе подобраны технологические параметры, позволяющие оптимизировать метод получения наночастиц с заданными характеристиками, в результате был получен образец сферических частиц, обладающая средним диаметром частиц 222,6±2,8 нм; ξ-потенциалом –26,3±4,61 мВ; индексом полидисперсности 0,144; общее содержание DPBPI в частицах PLGA-DPBPI составило13,6%. В соответствии с разработанной методикой была осуществлена наработка партии наночастиц PLGA-DPBPI для дальнейших биологических исследований. В экспериментах in vitro на клетках немелкоклеточной карциномы легкого человека А549 для DPBPI, доставленного в клетки с помощью наночастиц PLGA-DPBPI, и эмульсии на основе кремофора EL (CrEL-DPBPI) было показано сходное внутриклеточное распределение (концентрирование в везикулярных клеточных структурах и диффузное распределение в цитоплазме), а также была показана высокая фотоиндуцированная активность и отсутствие темновой цитотоксичности в случае использования частиц PLGA-DPBPI. Изучение специфической активности наночастиц PLGA-DPBPI in vivo на модели саркомы мягких тканей мыши S37 показало селективное накопление DPBPI в опухолевой ткани и практически полное выведение DPBPI из организма в течение 48 ч, а также выраженную противоопухолевую эффективность при ФДТ.

The article describes the process of developing a technology for producing nanoparticles based on a copolymer of lactic and glycolic acids (PLGA) containing dipropoxybacteriopurpurinimide (DPBPI) for photodynamic therapy of malignant tumors of various origins. Technological parameters for optimizing the method in order to obtain nanoparticles with specified characteristics are presented in this paper. As a result, the nanoparticles sample with an average particle diameter of 222.6±2.8 nm; ξ-potential 26.3±4.61 mV; polydispersity index 0.144; the total content of DPBPI in PLGA-DPBPI nanoparticles 13.6% were obtained. In accordance with the developed technique, the batch of PLGA-DPBPI nanoparticles was developed for further biological studies. In vitro experiments on A549 human non-small cell lung carcinoma for DPBPI, delivered as a part of PLGA-DPBPI nanoparticles, and an EL cremophor-based emulsion (CrEL-DPBPI) showed a similar intracellular distribution (concentrated in vesicular cell structures and diffusely distributed in cytoplasm), as well as high photo induced activity and the absence of dark cytotoxicity in case of PLGA-DPBPI nanoparticles. The study of the PLGA-DPBPI nanoparticles specific activity in vivo on the S37 mouse soft tissue sarcoma model showed the selective accumulation of DPBPI in tumor tissue and the almost complete elimination of DPBPI from the body within 48 hours, as well as significant antitumor efficacy in PDT.

фотодинамическая терапиянаночастицыPLGAфотосенсибилизаторфотоиндуцированная активностьфотоиндуцированная противоопухолевая эффективностьдипропоксибактериопурпуринимидphotodynamic therapynanoparticlesPLGAphotosensitizerphotoinduced activityphotoinduced antitumor efficacydipropoxybacteriopurpurinimideReferencesRejman J., Oberle V., Zuhorn I.S., Hoekstra D. Size-dependent internalization of particles via the pathways of clathrinand caveolae-mediated endocytosis // Biochem. J. – 2004. – No. 377. – P. 159–169.Rejman J., Oberle V., Zuhorn I.S., Hoekstra D. Size-dependent internalization of particles via the pathways of clathrinand caveolae-mediated endocytosis, Biochem. J., 2004, no. 377, pp. 159–169.Сапельников М.Д., Панов А.В., Никольская Е.Д., Грин М.А. Разработка систем доставки высокоэффективных фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии рака // Биофармацевтический Журнал – 2018. – Т. 10, № 1. – С. 14–25.Sapelnikov M.D., Panov A.V., Nikolskaya E.D., Grin M.A. Development of delivery systems for highly effective photosensitizers applicable for photodynamic therapy of cancer, Biopharmatsevticheskiy jurnal, 2018, vol. 10, no 1, pp. 14–25. (in Russian)Nikolskaya E., Sokol M., Faustova M., et al. The comparative study of influenceof lactic and glycolic acids copolymers type on propertiesof daunorubicin loaded nanoparticles and drug release // Acta of Bioeng. and Biomech. – 2018. – Vol. 20, No. 1. – P. 65 –77.Nikolskaya E., Sokol M., Faustova M., Zhunina O., Mollaev M., Yabbarov N., Tereshchenko O., Popov R., Severin E. The comparative study of influenceof lactic and glycolic acids copolymers type on propertiesof daunorubicin loaded nanoparticles and drug release, Acta of Bioeng. and Biomech., 2018, vol. 20, no. 1, pp. 65 –77.Пантюшенко И.В., Грин М.А., Якубовская Р.И. и др. Новый высокоэффективный ИК-фотосенсибилизатор в ряду бактериохлорофилла А для фотодинамической терапии рака // Вестник МИТХТ. – 2014. – Т. 9, № 3. – С. 3–10.Pantyushenko I.V., Grin M.A., Yakubovskaya R.I., Plotnikova E.A., Morozova N.B., Tsygankov A.A., Mironov A.F. A novel highly effective IR photosensitizer in the bacteriochlorophyll A series for photodynamic therapy of cancer, Vestnik MITHT, 2014, vol. 9, no. 3, pp. 3–10. (in Russian)Приложение А к Европейской конвенции об охране позвоночных животных, используемых для экспериментов и в других научных целях (ETS 123). – 13 c. Адрес доступа: https://rm.coe.int/168007a6a8 (дата обращения 26.02.2019)Prilozhenie A k Evropeyskoy konventsii ob ohrane pozvonochnyh zhivotnyh, ispol'zuemyh dlya eksperimentov i v drugih nauchnyh tselyah (ETS 123) [Appendix A of the European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes (ETS No. 123)], 13 p. Available at: https://rm.coe.int/168007a6a8 (accessed 26.02.2019)Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными (статья №5 конвенции) / пер. с англ. М.С. Красильщиковой и И.В. Белозерцевой. – Санкт-Петербург, 2014. – 102 с. Адрес доступа: http://ruslasa.ru/wp-content/uploads/2017/06/Приложение-А-к-ETS.pdf (дата обращения 26.02.2019)Rukovodstvo po soderzhaniyu i uhodu za laboratornymi zhivotnymi (stat'ya №5 konventsii) [Guidelines for the maintenance and care of laboratory animals (Article 5 of the Convention)], transl. by Krasilnischikova М.S., Belozertseva I.V. Saint-Petersburg, 2014. 102 p. Available at: http://ruslasa.ru/wp-content/uploads/2017/06/Приложение-А-к-ETS.pdf (accessed 26.02.2019)Якубовская Р.И., Казачкина Н.И., Кармакова Т.А. и др. Методические рекомендации по изучению фотоиндуцированных противоопухолевых свойств лекарственных средств // Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Под ред. А.Н. Миронова и др. – М.: Гриф и К, 2012. – C. 657–71.Yakubovskaya R.I., Kazachkina N.I., Karmakova T.A., et al. Methodical recommendations on the study of photoinduced antitumor properties of drugs. In: Guide to conducting preclinical studies of medicines. Edited by A.N. Mironov. Moscow, Grif& Ko Publ., 2012, pp. 657–71. (in Russian)Feofanov A., Grichine A., Karmakova T., Pljutinskaya A., Lebedeva V., Filyasova A., Yakubovskaya R., Mironov A., Egret-Charlier M., Vigny P. Near-infrared photosensitizer based on a cycloimide derivative of chlorin p6: 13,15-N-(3′-hydroxypropyl)cycloimide chlorin p6 // Photochem. Photobiol. – 2002. – No. 75. – P. 633–643.Feofanov A., Grichine A., Karmakova T., Plyutinskaya A., Lebedeva V., Filyasova A., Yakubovskaya R., Mironov A., Egret-Charlier M., Vigny P. Near-infrared photosensitizer based on a cycloimide derivative of chlorin p6: 13,15-N-(3′-hydroxypropyl)cycloimide chlorin p6, Photochem. Photobiol., 2002, no. 75, pp. 633–643.Nazarova A., Ignatova A., Feofanov A., et al. 13,15-N-cycloimide derivatives of chlorin p6 with isonicotinyl substituent are photosensitizers targeted to lysosomes // Photochem. Photobiol. Sci. – 2007. – No. 6. – P. 1184–1196.Nazarova A., Ignatova A., Feofanov A., Karmakova T., Pljutinskaya A., Mass O., Grin M., Yakubovskaya R., Mironov A., Maurizot J-C. 13,15-N-cycloimide derivatives of chlorin p6 with isonicotinyl substituent are photosensitizers targeted to lysosomes, Photochem. Photobiol. Sci., 2007, no. 6, pp. 118 4 –119 6.Efremenko A.V., Ignatova A.A., Borsheva A.A., et al. Cobalt bis(dicarbollide) versus closo-dodecaborate in boronated chlorin e6 conjugates: implications for photodynamic and boron-neutron capture therapy // Photochem. Photobiol. Sci. – 2012. – Vol. 11, No. 4. – P. 645–652.Efremenko A.V., Ignatova A.A., Borsheva A.A., Grin M.A., Bregadze V.I., Sivaev I.B., Mironov A.F., Feofanov A.V. Cobalt bis(dicarbollide) versus closo-dodecaborate in boronated chlorin e6 conjugates: implications for photodynamic and boron-neutron capture therapy, Photochem. Photobiol. Sci., 2012, vol. 11, no. 4, pp. 645–652.Loi S., Rischin D., Michael M., et al. A randomized cross-over trial to determine the effect of Cremophor EL on the pharmacodynamics and pharmacokinetics of carboplatin chemotherapy // Cancer Chemother. Pharmacol. – 2004. – Vol. 54, No. 5. – P. 407–414Loi S., Rischin D., Michael M., Yuen K., Stokes K.H., Ellis A.G., Millward M.J., Webster L.K. A randomized cross-over trial to determine the effect of Cremophor EL on the pharmacodynamics and pharmacokinetics of carboplatin chemotherapy, Cancer Chemother. Pharmacol., 2004, vol. 54, no. 5, pp. 407–414.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.