Toxic effect of C₆₀ fullerene-doxorubicin complex towards tumor and normal cells in vitro

Abstract

Creation of new nanostructures possessing high antitumor activity is an important problem of modern biotechnology. Aim. To evaluate cytotoxicity of created complex of pristine C₆₀ fullerene with the anthracycline antibiotic doxorubicin (Dox), as well as of free C₆₀ fullerene and Dox, towards different cell types – tumor, normal immunocompetent and hepatocytes. Methods. Measurement of size distribution for particles in C₆₀ + Dox mixture was performed by a dynamic light scattering (DLS) technique. Toxic effect of C₆₀+ Dox complex in vitro towards tumor and normal cells was studied using the MTT assay. Results. DLS experiment demonstrated that the main fraction of the particles in C₆₀+ Dox mixture had a diameter in the range of about 132 nm. The toxic effect of C₆₀ + Dox complex towards normal (lymphocytes, macrophages, hepatocytes) and tumor (Ehrlich ascites carcinoma, leukemia L1210, Lewis lung carcinoma) cells was decreased by ~10–16 % and ~7–9 %, accordingly, compared with the same effect of free Dox. Conclusions. The created C₆₀ + Dox composite may be considered as a new pharmacological agent that kills effectively tumor cells in vitro and simultaneously prevents a toxic effect of the free form of Dox on normal cells.

Створення нових наноструктур з високою протипухлинною активністю є важливою проблемою сучасної біотехнології. Мета. Оцінити цитотоксичність створеного комплексу фулерену C₆₀ з антибіотиком антрациклінового ряду доксорубіцином (Докс) на різні типи клітин (пухлинні, імунокомпетентнi і гепатоцити) та порівняти одержані результати з токсичною дією вільного фулерену C₆₀ і Докс за умов in vitro. Методи. Розподіл за розміром частинок у C₆₀+ Докс суміші вимірювали методом динамічного розсіювання світла (ДРС). Токсичний ефект комплексу C₆₀+ Докс щодо нормальних і пухлинних клітин вивчали in vitro з використанням МТТ-тесту. Результати. Встановлено, що в суміші C₆₀+ Докс в основному реєструються частинки з діаметром 132 нм. Токсична дія комплексу C₆₀+ Докс щодо нормальних (лімфоцити, макрофаги, гепатоцити) і пухлинних (асцитна карцинома Ерліха, лейкоз L1210, карцинома легені Льюїс) клітин виявилася меншою приблизно на 10–16 і 7–9 % відповідно порівняно із впливом вільного Докс. Висновки. Розроблений комплекс C₆₀ + Докс можна розглядати як новий фармакологічний препарат, що за умов in vitro здатний ефективно знищувати пухлинні клітини і одночасно запобігати побічним токсичним ефектам, притаманним традиційному протипухлинному препарату Докс щодо нормальних клітин.

Создание новых наноструктур с высокой противоопухолевой активностью является важной проблемой современной биотехнологии. Цель. Оценить цитотоксичность созданного комплекса фуллерена C₆₀ с антибиотиком антрациклинового ряда доксорубицином (Докс) на разные типы клеток (опухолевые, иммунокомпетентные, гепатоциты) и сравнить полученные результаты с токсическим действием свободного фуллерена C₆₀и Докс в условиях in vitro. Методы. Распределение по размеру частиц в смеси C₆₀ + Докс измеряли методом динамического рассеивания света (ДРС). Токсический эффект комплекса C₆₀ + Докс на нормальные и опухолевые клетки in vitro изучали с использованием МТТ-теста. Результаты. Установлено, что в смеси C₆₀ + Докс регистрируются в основном частицы с диаметром 132 нм. Токсическое действие комплекса C₆₀+ Докс по отношению к нормальным (лимфоциты, макрофаги, гепатоциты) и опухолевым (асцитная карцинома Эрлиха, лейкоз L1210, карцинома легкого Льюис) клеткам оказалось меньшим на ~ 10–16 и 7–9 % соответственно по сравнению с действием свободного Докс. Выводы. Разработанный комплекс C₆₀ + Докс можно рассматривать как новый фармакологический препарат, способный в условиях in vitro эффективно уничтожать опухолевые клетки и одновременно предотвращать побочные токсические эффекты, присущие традиционному противоопухолевому препарату Докс относительно нормальных клеток.