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Publicação
Superparamagnetic Iron oxide “nanozymes” for cancer theranostics
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Cancer is the second most prevalent cause of death worldwide. Chemotherapy and ra-
diotherapy are some of the most commonly used treatments. They, however, present serious
side effects for the patient. As technology evolves, new possibilities for cancer treatment arise.
In this sense, cancer theranostics provides the possibility of having diagnosis and treatment
in a single system, improving patient care, and providing personalized cancer treatment
methods. One of the most promising approaches to theranostics is using superparamagnetic
iron oxide nanoparticles (SPIONs) as they can be used as contrast agents in magnetic reso-
nance imaging and in magnetic hyperthermia due to the increase of their bulk temperature
and of their surroundings when an external alternating magnetic field is applied. More re-
cently, it was discovered that SPIONs mimic peroxidase and catalase enzymatic activities. The
first one contributes to direct tumour elimination by generating toxic radicals while the latter
converts hydrogen peroxide into water and oxygen, helping overcome the hypoxia present in
tumour tissues.
In this work, SPIONs were coated with dimercaptosuccinic acid and 3-amino-propyltri-
ethoxysilane and characterized. The peroxidase and catalase enzyme-like activity of coated
SPIONs was also evaluated as well as the influence that various pH and different hydrogen
peroxide concentrations have on the enzymatic-like activity. After this characterization, cyto-
toxic assays were performed using the SaOs-2 cell line with SPIONs and hydrogen peroxide
to determine which are the cytotoxic concentrations for both. The main goal was to assess the
in-vitro catalase-like behaviour of SPIONs in normoxia and hypoxia environments. Lastly, the
SPIONs were submitted to an alternating magnetic field and hyperthermic temperatures were
reached.
Here, we showed that SPIONs possess intrinsic catalase and peroxidase like activities,
however the same was not achieved in in-vitro studies. In this sense, more studies are required
to accurately assess catalase-like activity in vitro, as well as more in-depth magnetic hyper-
thermia assays including in-vitro to better understand SPIONs as theranostics system.
O cancro é a segunda maior causa de morte em todo o mundo. A quimioterapia e a radioterapia são alguns dos tratamentos mais utilizados. Porém, apresentam graves efeitos secundários para o paciente. À medida que a tecnologia evolui, surgem novas possibilidades para o tratamento do cancro. Nesse sentido, o teranóstico oferece a possibilidade de diagnós- tico e tratamento num único sistema, melhorando o atendimento ao paciente e oferecendo métodos personalizados de tratamento do cancro. Uma das abordagens mais promissoras para o teranóstico é o uso de nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (SPIONs), por poderem ser usadas como agentes de contraste em ressonância magnética e em hiperter- mia magnética devido ao aumento de sua temperatura e do ambiente em redor aquando da aplicação de um campo magnético externo alternado. Mais recentemente, descobriu-se que as SPIONs conseguem mimetizar as atividades enzimáticas da peroxidase e da catalase. O pri- meiro contribui para a eliminação direta do tumor através da geração de radicais tóxicos en- quanto o segundo converte o peróxido de hidrogénio em água e oxigénio, ajudando a dimi- nuir a hipóxia presente nos tecidos tumorais. As SPIONs foram revestidas com ácido dimercaptossuccínico e 3-amino-propiltrietoxi- ssilano e posteriormente caracterizadas. A atividade enzimática de peroxidase e catalase das SPIONs revestidas também foi avaliada, bem como a influência que vários pH e diferentes quantidades de peróxido de hidrogénio têm na atividade enzimática. Após esta caracteriza- ção, foram realizados ensaios citotóxicos na linhagem de células SaOs-2 com SPIONs e peró- xido de hidrogénio, aqui foi determinado quais eram as concentrações citotóxicas para ambos. O objetivo principal foi avaliar o comportamento de catalase dos SPIONs in vitro em ambien- tes de normóxia e hipóxia. Por fim, os SPIONs foram submetidos a um campo magnético al- ternado e foram atingidas temperaturas hipertérmicas. Aqui, mostramos que as SPIONs possuem atividades intrínsecas de catalase e peroxi- dase, porém o mesmo não foi alcançado em estudos in vitro. Nesse sentido, são necessários mais estudos para avaliar com precisão a atividade de catalase in vitro, bem como ensaios de hipertermia magnética mais aprofundados, incluindo in vitro, para entender melhor SPIONs como sistema de teranóstico.
O cancro é a segunda maior causa de morte em todo o mundo. A quimioterapia e a radioterapia são alguns dos tratamentos mais utilizados. Porém, apresentam graves efeitos secundários para o paciente. À medida que a tecnologia evolui, surgem novas possibilidades para o tratamento do cancro. Nesse sentido, o teranóstico oferece a possibilidade de diagnós- tico e tratamento num único sistema, melhorando o atendimento ao paciente e oferecendo métodos personalizados de tratamento do cancro. Uma das abordagens mais promissoras para o teranóstico é o uso de nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (SPIONs), por poderem ser usadas como agentes de contraste em ressonância magnética e em hiperter- mia magnética devido ao aumento de sua temperatura e do ambiente em redor aquando da aplicação de um campo magnético externo alternado. Mais recentemente, descobriu-se que as SPIONs conseguem mimetizar as atividades enzimáticas da peroxidase e da catalase. O pri- meiro contribui para a eliminação direta do tumor através da geração de radicais tóxicos en- quanto o segundo converte o peróxido de hidrogénio em água e oxigénio, ajudando a dimi- nuir a hipóxia presente nos tecidos tumorais. As SPIONs foram revestidas com ácido dimercaptossuccínico e 3-amino-propiltrietoxi- ssilano e posteriormente caracterizadas. A atividade enzimática de peroxidase e catalase das SPIONs revestidas também foi avaliada, bem como a influência que vários pH e diferentes quantidades de peróxido de hidrogénio têm na atividade enzimática. Após esta caracteriza- ção, foram realizados ensaios citotóxicos na linhagem de células SaOs-2 com SPIONs e peró- xido de hidrogénio, aqui foi determinado quais eram as concentrações citotóxicas para ambos. O objetivo principal foi avaliar o comportamento de catalase dos SPIONs in vitro em ambien- tes de normóxia e hipóxia. Por fim, os SPIONs foram submetidos a um campo magnético al- ternado e foram atingidas temperaturas hipertérmicas. Aqui, mostramos que as SPIONs possuem atividades intrínsecas de catalase e peroxi- dase, porém o mesmo não foi alcançado em estudos in vitro. Nesse sentido, são necessários mais estudos para avaliar com precisão a atividade de catalase in vitro, bem como ensaios de hipertermia magnética mais aprofundados, incluindo in vitro, para entender melhor SPIONs como sistema de teranóstico.
Descrição
Palavras-chave
Cancer Catalase IONzymes Magnetic hyperthermia Peroxidase Superparamag- netic nanoparticles