مهرداد خاتمی و همکاران مجله دانشکده پزشکی دانشگاه علوم پزشکی تهران فروردین 1396 دوره 75 شماره 1 صفحههاي 72 تا 76

Transcript

1 و 5 مهرداد خاتمی و همکاران 72 مجله دانشکده پزشکی دانشگاه علوم پزشکی تهران فروردین 1396 دوره 75 شماره 1 صفحههاي 72 تا 76 گزارش کوتاه اثر ضد سرطانی نانوذرات نقره هشتوجهی و کرويشکل روي سلولهاي سرطانی پستان رده MCF-7 1 مهرداد خاتمی 1-4* سام خرازي زینب کیشانی فراهانی 5 حکیم عزیزي 6 7 مارکوس آگوستینو لیما نوبره 1- گروه علوم آزمایشگاهی دانشکده پزشکی دانشگاه علوم پزشکی بم بم ایران. 2- مرکز تحقیقات بیماريهاي عفونی و گرمسیري دانشگاه علوم پزشکی کرمان کرمان ایران. 3- مرکز تحقیقات لیشمانیوز دانشگاه علوم پزشکی کرمان کرمان ایران. 4- مرکز تحقیقات نانوفناوري در علوم زیستی و پزشکی دانشگاه علوم پزشکی شیراز شیراز ایران. 5- واحد توسعه تحقیقات بیمارستان طالقانی دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی تهران ایران. 6- گروه انگلشناسی دانشکده پزشکی دانشگاه علوم پزشکی زابل زابل ایران. 7- گروه فیزیک دانشکده علوم و فناوري دانشگاه دولتی ساي وپاي ولو ساي وپاي ولو برزیل. * نویسنده مسي ول: کرمان انتهاي بلوار 22 بهمن میدان پژوهش دانشگاه علوم پزشکی کرمان دانشکده پزشکی مرکز تحقیقات لیشمانیوز تلفن: mehrdad7khatami@gmail.com مقدمه چکیده زمینه و هدف: علم نوین نانوفناوري یکی از علوم بین رشتهاي است که کمک شایانی به پیشرفت در درمان سرطان نموده است. این مطالعه با هدف بررسی اثر ضد سرطانی نانوذرات نقره سنتز شده با استفاده از عصاره هسته خرما روي سلولهاي سرطانی رده MCF-7 در شرایط درون آزمایشگاهی انجام شد. روش بررسی: این مطالعه تحلیلی از فروردین 1394 تا فروردین 1395 در دانشگاههاي علوم پزشکی بم و کرمان انجام شد. نانوذرات نقره با استفاده از عصاره هسته خرما سنتز و و تعیین مشخصات شدند. سپس با روش سنجش ماندگاري (بقاي) سلولی اثر نانوذرات نقره بر سلولهاي سرطانی پستان رده MCF-7 بررسی شد. یافتهها: با افزایش غلظت نانوذرات نقره میزان ماندگاري سلولی طور معناداري کاهش یافت. IC 50 نانوذرات نقره 2 µg/ml تعیین شد. دادند. سرطان یک بیماري مهلک با مرگومیر بالاست که درگیريهاي روانی و اقتصادي زیادي بهدنبال دارد. نحوه زندگی نتیجهگیري: نانوذرات نقره سنتز شده بهروش بیوسنتز سمیت وابسته به غلظت را رده سلولی مورد مطالعه نشان کلمات کلیدي: سرطان پستان نانوذرات نقره تصویربرداري میکروسکوپی الکترونی سمیت نانوفناوري. یکی از 1 عوامل محیطی مانند فاکتورهاي مهم و موثر در بروز سرطان است. آلایندههاي محیطی کارسینوژنها و موتاژنها عفونتهاي باکتریایی و ویروسی و همچنین حساسیت ژنتیکی از مهمترین فاکتورهاي موثر در بروز سرطان است. بسته به نوع میزان پیشرفت سرطان وسعت بیماري و وضعیت بیمار ترکیبی از روشهاي مختلف مانند جراحی رادیوتراپی و شیمیدرمانی جهت مبارزه و کنترل سرطان استفاده میشود. با وجود احتمال ایجاد عوارض جانبی در سرطانهاي نوع پیشرفته بیشتر از این روشهاي رایج نتیجه مثبت حاصل نمیگردد و نیاز به پژوهش و یافتن راههاي جدید براي مبارزه با سرطان بهشدت 4 ضروري است. نانوتکنولوژي تولید کارآمد مواد دستگاهها و سیستمها با کنترل ماده در مقیاس نانومتر و بهرهبرداري از خواص و پدیدههاي جدیدي است که در این مقیاس توسعه یافتهاند. نانوذرات مجموعههاي اتمی یا مولکولی با حداقل ابعاد بین nm هستند که خواص فیزیکوشیمیایی متفاوتی در مقایسه با توده مواد خود دارند. نانوتکنولوژي کمک شایانی به توسعه و پیشرفت کشف راهکار 2-4 جدید درمان سرطان نموده است. نانوذرات فلزي مانند نقره و سلنیوم بهعنوان مادههایی قوي ضد قارچی ضد میکروبی و گندزدا شناخته شدهاند. آنلاین: 1396/01/31 6 دریافت: 1395/07/01 ویرایش: 1396/01/27 پذیرش: 1396/01/30 کاربردها و

2 و 7 73 اثر ضد سرطانی نانوذرات نقره هشتوجهی و کرويشکل روي سلولهاي سرطانی پستان رده MCF-7 روشهاي متفاوت شیمیایی فیزیکی و زیستی براي سنتز نانوذرات 7-10 وجود دارد. از میان آنها روشهاي زیستی سنتز نانوذرات که بهمعناي استفاده از منابع طبیعی براي سنتز نانوذرات است با توجه به 11 هزینههاي بالا پروسههاي سنتز شیمیایی و وابستگی به ترکیبات شیمیایی مخرب محیط زیست بررسی سنتز بیولوژیکی نانوذرات با صرف انرژي و هزینه بسیار کم نسبت به روش شیمیایی و بدون نیاز به حلالها آلی داراي اهمیت است. سنتز زیستی نانوذرات نقره با 12 استفاده از منابع زیستی مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. اما یکی از مشکلهاي این نانوذرات سنتزشده پایدار نبودن آنها است که بهطور میانگین حدود سه ماه پایدارند. در مرحله اول سنتز زیستی نانوذرات نقره با استفاده از عصاره 8 هسته خرما همانطور که پیشتر شرح داده شده بود بررسی گردید. خرما یکی از مهمترین گیاهان تجاري در خاورمیانه است. خرما داراي 13 کاربردهاي مهم در علوم پزشکی است. ویژگی دیگر استفاده از هسته خرما اینکه هسته خرما مصرف خوراکی ندارد و جز ضایعات میباشد. با توجه به اینکه ایران دومین کشورها تولید کننده خرما در دنیا است. در مرحله دوم اثر ضد سرطانی نانوذرات نقره سنتز شده روي سلولهاي سرطان پستان رده MCF-7 بررسی گردید. جزییات روش سنتز تعیین ویژگیهاي نانوذرات سنتز شده و بررسی اثر سیتوتوکسیتی نانوذرات سنتز شده گزارش شد. این مطالعه تحلیلی از فروردین 1394 تا فروردین 1395 در دانشگاه علوم پزشکی بم و کرمان انجام گرفت. هستههاي خرما از باغستان ارگانیک خرما از شهرستان بم کرمان ایران تهیه گردید. 20 g هسته در ظرف ارلن مایر حاوي 100 ml آب دیونیزه در حال جوش اضافه گردید و 15 دقیقه جوش خورد سپس در دماي محیط سرد گردید. در نهایت هسته بیرون ریخته شدند و عصاره باقیمانده 5 براي سنتز نانوذرات همانگونه که پیشتر شرح داده شد تهیه گردید. نقره غلظت نهایی یک میلیمولار از استوك نیترات نقره استفاده شد. بهاینصورت که 15 ml از عصاره به 30 ml آب دیونیزه و نیترات نقره (مخلوط واکنش) اضافه شد. UV visible اسپکتروفتومتري نانوذرات نقره سنتز در طول موج با محدوده nm در غلظت یک میلیمولار و زمانهاي متفاوت بررسی شدند. 8 اندازه و شکل نانوذرات سنتزشده با استفاده از دستگاه Carl ZIESS ساخت آلمان بررسی شد. سلولهاي سرطانی رده MCF-7 از انیستو پاستور ایران تهیه و در محیط کشت (حاوي %10 سرم جنین گاو (FBS) %1 آنتیبیوتیک %89 محیط کشت سلولهاي جانوري DMEM medium) (Dulbeco's modified Eaggle با گلوکز بالا کشت داده شدند و در دماي 37 C و %5 CO2 انکوبه شدند. 24 ساعت پس از کشت سلولها در ظروف 96 چاهکی (پلیت الیزا) در یک طرح تصادفی تکراردار و پس از تعویض محیط کشت سلولهاي سرطانی با غلظتهاي (ppm) 1-3 µg/ml تیمار و بهمدت 24 ساعت انکوبه شدند. همانگونه که پیشتر شرح داده شده است 24 ساعت پس از تیمار سلولها با نانوذرات نقره و عصاره هسته خرما بهتنهایی محیط کشت سلولها خارج و محیط جدید اضافه گردید. سپس بهمنظور سنجش بقاي سلولی به هر چاهک ماده 2-(4,5-dimethylthiazol-2- yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide یا بهاصطلاح MTT اضافه و روش بررسی ظرف حاوي سلولها بهمدت چهار ساعت انکوبه گردید. یافتهها در کمتر از 20 دقیقه پس از تیمار عصاره هسته خرما با نیترات نقره تغییر رنگ مخلوط واکنش از زرد روشن به خرمایی رنگ رخ داد درصورتیکه در عصاره شاهد تغییر رنگ رخ نداد. پیک جذبی مخلوط واکنش که در محدوده 428 nm نشاندهنده سنتز زیستی نانوذرات نقره بود (شکل 1). نانوذرات نقرهاي با پایداري 400 روز در نمونه تیمار شده با غلظت یک میلیمولار نیترات نقره مشاهده شد که با نتایج منتشر پیشین 5 مطابقت داشت. تصویربرداري الکترونی عبوري سنتز نانوذرات نقره کروي و هشتوجهی شکل را با بیشترین فروانی اندازه در محدوده nm و با میانگین اندازه بهطور تقریبی 17 nm را نشان داد (شکل 2). نتایج نشان داد نانوذرات نقره داراي اثر مهارکنندگی از رشد وابسته به غلظت بوده و با افزایش غلظت سمیت سلولی افزایش مییابد. عصاره هسته خرما در مقایسه با شاهد سمیتی روي سلولهاي Tehran Univ Med J (TUMJ) 2017 April;75(1):72-6

3 مهرداد خاتمی و همکاران 74 الف شکل 1: طیف جذبی UV visible اسپکتروفتومتري نقره از الف) عصاره هسته خرما پیش و ب) پس از تیمار با غلظت یک میلیمولار نیترات مورد آزمایش نداشت (0/05>P). میزان در این پژوهش 2 µg/ml تعیین شد. میتوان ویژگیهاي IC50 نانوذرات نقره سنتز شده مهم نانوذرات نقره سنتزشده با عصاره خرما به پایداري بسیار زیاد تا ثیر بسیار زیاد و سریع سازگاري با محیط زیست مقاومت در برابر حرارت را میتوان اشاره نمود. نانوذرات نقره سنتزشده قادر به مهار رشد سلولهاي سرطانی مورد آزمایش در غلظتهاي پایین بودند. میزان IC50 نانوذرات نقره در این پژوهش 2 µg/ml تعیین شد. در مقاله منتشرشده از Saraniya نانوذرات نقره با اندازه در دامنه nm با استفاده از گیاه Ulva lactuca سنتز و سمیت سلولی آنرا روي سلولهاي سرطان پستان رده MCF-7 مطالعه و میزان IC50 14 را 12/5 µg/ml محاسبه کردند. Ramar نیز نانوذرات نقره با اندازه در دامنه 12/5-41/9 nm را با استفاده از Solanum trilobatum سنتز و سمیت سلولی آنرا روي سلولهاي سرطان پستان رده MCF-7 مطالعه کردند و میزان IC50 را بهطور تقریبی 30 µg/l بهدست آوردند که بسیار بیشتر از غلظت مهاري نانوذرات نقره سنتزشده توسط 4 عصاره هسته خرما است. ب شکل 2: عکسهاي الکترونی عبوري نانوذرات نقره سنتزشده کروي و هشتوجهی با الف) عصاره هسته خرما و ب) هیستوگرام Lalitha و Firdhouse با استفاده از نانوذرات نقره با دامنه اندازه nm را Alternanthera sessilis سنتز و میزان IC50 بحث براي سلولهاي سرطانی رده MCF-7 را 3/04 µg/ml محاسبه کردند که 15 بهطور تقریبی با نتایج بهدستآمده در این پژوهش برابر است. لازم به یادآوري است این نتایج حاصل پژوهشهایی تحت شرایط درون آزمایشگاهی و کنترل شده است کاربرد عملی نانوذرات در جهان و بهویژه در کشور ما مطالعات دقیقتري را براي شبیهسازي مدلهاي حیوانی تا ثیر این نانوذرات بر روي سلامت انسان و محیط زیست و بهدست آوردن راهکارهاي کاهش ریسک را نیازمند است.

4 75 اثر ضد سرطانی نانوذرات نقره هشتوجهی al. و.M et کرويشکل Khatami روي سلولهاي سرطانی پستان رده MCF-7 پیک جذبی مخلوط واکنش که در محدوده 428 nm نشاندهنده سنتز زیستی نانوذرات نقره بود. نانوذرات نقرهاي با پایداري 400 روز در نمونه تیمار شده با غلظت یک میلیمولار نیترات نقره مشاهده شد. نانوذرات نقره داراي اثر مهارکنندگی از رشد وابسته به غلظت بوده و با افزایش غلظت سمیت سلولی افزایش مییابد IC50) نانوذرات نقره در این پژوهش 2). µg/ml عصاره هسته خرما در مقایسه با شاهد سمیتی روي سلولهاي مورد آزمایش نداشت. عصاره هسته خرما توانایی بالایی در سنتز ساده سریع نانوذرات نقره با پایداري بسیار بالا و ارزان را داشت. نانوذرات نقره بهطور عمده کرويشکل با اندازه متوسط و تقریبا همگن حدود 17 nm با روشی کاملا سبز و دوستدار محیط زیست ساده و ارزان سنتز شد. توسعه و پیشرفت در شیمی سبز با جایگزینی روشهاي ایمن و قابل اعتماد بهجاي روشهاي فیزیکی و شیمیایی رایج مخرب محیط زیست از نتایچ بهدستآمده حاصل این پژوهش است. سپاسگزاري: این مقاله حاصل طرح تحقیقاتی با عنوان "بررسی اثر ضد سرطانی نانوذرات نقره تولیدشده بهروش زیستی روي سلولهاي سرطانی پستان رده "MCF7 مصوب دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی بم در سال 1395 و به کد mubam میباشد که با حمایت دانشگاه علوم پزشکی و خدمات درمانی بهداشتی بم اجرا References شده است. 1. Wu S, Powers S, Zhu W, Hannun YA. Substantial contribution of extrinsic risk factors to cancer development. Nature 2016;529(7584): Darroud M, Saran M, Kazemi R, Khorsand A, Amiri MS. Nanoceria: Gum mediated synthesis and in vitro viability assay. Ceramics Int 2014;40(2): Tietze R, Zaloga J, Unterweger H, Lyer S, Friedrich RP, Janko C, et al. Magnetic nanoparticle-based drug delivery for cancer therapy. Biochem Biophys Res Commun 2015;468(3): Ramar M, Manikandan B, Marimuthu PN, Raman T, Mahalingam A, Subramanian P, et al. Synthesis of silver nanoparticles using Solanum trilobatum fruits extract and its antibacterial, cytotoxic activity against human breast cancer cell line MCF 7. Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc 2015;140: Khatami M1, Pourseyedi S2. Phoenix dactylifera (date palm) pit aqueous extract mediated novel route for synthesis high stable silver nanoparticles with high antifungal and antibacterial activity. IET Nanobiotechnol 2015;9(4): Mahmoudvand H, Fasihi Harandi M, Shakibaie M, Aflatoonian MR, ZiaAli N, Makki MS, et al. Scolicidal effects of biogenic selenium nanoparticles against protoscolices of hydatid cysts. Int J Surg 2014;12(5): Song K, Lee S, Park T, Lee B. Preparation of colloidal silver nanoparticles by chemical reduction method. Korean J Chem Eng 2009;26(1): Abedi G, Sotoudeh A, Soleymani M, Shafiee A, Mortazavi P, Aflatoonian MR. A collagen-poly(vinyl alcohol) nanofiber scaffold for cartilage repair. J Biomater Sci Polym Ed 2011;22(18): Khatami MR, Mehnipor R, Sobhani Poor MH, Salehi Jouzani G. Facile biosynthesis of silver nanoparticles using descurainia sophia and evaluation of their antibacterial and antifungal properties. J Cluster Sci 2016;27(5): Azizi Z, Pourseyedi S, Khatami M, Mohammadi H. Stachys lavandulifolia and Lathyrus sp. mediated for green synthesis of silver nanoparticles and evaluation its antifungal activity against dothiorella sarmentorum. J Cluster Sci 2016;27(5): Khatami M, Nejad MS, Salari S, Almani PG. Plant-mediated green synthesis of silver nanoparticles using Trifolium resupinatum seed exudate and their antifungal efficacy on Neofusicoccum parvum and Rhizoctonia solani. IET Nanobiotechnol 2016;10(4): Miri A, Sarani M, Rezazade Bazaz M, Darroudi M. Plant-mediated biosynthesis of silver nanoparticles using Prosopis farcta extract and its antibacterial properties. Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc 2015;141: Biglari F, Alkarkhi AFM, Easa AM. Antioxidant activity and phenolic content of various date palm (Phoenix dactylifera) fruits from Iran. Food Chem 2008;107(4): Devi JS, Bhimba BV. Anticancer activity of silver nanoparticles synthesized by the seaweed Ulva lactuca in vitro. Sci Rep 2012;1(4). 15. Firdhouse M, Lalitha P. Apoptotic efficacy of biogenic silver nanoparticles on human breast cancer MCF-7 cell lines. Prog Biomater 2015;4(2-4): Tehran Univ Med J (TUMJ) 2017 April;75(1):72-6

5 76 Tehran University Medical Journal, April 2017; Vol. 75, No. 1: Brief Report The anti-cancer effect of octagon and spherical silver nanoparticles on MCF-7 breast cancer cell line Mehrdad Khatami M.D. 1-4* Sam Kharazi Ph.D. 1 Zeinab Kishani Farahani Ph.D. 5 Hakim Azizi Ph.D. 6 Marcos Augusto Lima Nobre Ph.D Department of Laboratory Sciences, Faculty of Medicine, Bam University of Medical Sciences, Bam, Iran. 2- Research Center for Infectious and Tropical Diseases, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Iran. 3- Leishmaniasis Research Center, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Iran. 4- Nanomedicine and Nanobiology Research Center, Shiraz University of Medical Sciences, Shiraz, Iran. 5- Research and Development Center, Taleghani Hospital, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran, Iran. 6- Department of Parasitology, Faculty of Medicine, Zabol University of Medical Sciences, Zabol, Iran. 7- Department of Physics, Faculty of Sciences and Technology, São Paulo State University, São Paulo, Brazil. * Corresponding author: Leishmaniasis Research Center, Faculty of Medicine, Kerman University of Medical Sciences, Pazhohesh Sq., End of 22 Bahman Blvd., Kerman, Iran. Tel: mehrdad7khatami@gmail.com Abstract Received: 22 Sep Revised: 16 Apr Accepted: 19 Apr Available online: 20 Apr Background: The modern science of nanotechnology is an interdisciplinary science that has contributed to advances in cancer treatment. This study was performed to evaluate the therapeutic effects of biosynthesized silver nanoparticles on breast cancer cell of line MCF-7 in vitro. Methods: This analytical study was performed in Kerman and Bam University of Medical Sciences, Bam City, Kerman Province, Iran from March 2015 to March Silver nanoparticles suspension was synthesized using palm kernel extract. The resulting silver nanoparticles were studied and characterized. The ultraviolet-visible spectroscopy and transmission electron microscopy used for screening of physicochemical properties. The average particle size of the biosynthesized silver nanoparticles was determined by transmission electron microscopy. The properties of different concentrations of synthesized silver nanoparticles (1 to 3 μg/ml) and palm kernel extract (containing the same concentration of the extract was used for the synthesis of silver nanoparticles) against MCF-7 human breast cancer cells were determined by MTT assay. MTT is used to assess cell viability as a function of redox potential. Actively respiring cells convert the water-soluble MTT to an insoluble purple formazan. Results: The ultraviolet-visible spectroscopy showed strong absorption peak at 429 nm. The X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) images revealed the formation of silver nanoparticles with spherical and octagon shape and sizes in the range between 1-40 nm, with an average size approximately 17 nm. The anticancer effect of silver nanoparticles on cell viability was strongly depends on the concentration of silver nanoparticles and greatly decrease with increasing the concentration of silver nanoparticles. The IC50 amount of silver nanoparticle was 2 μg/ml. Conclusion: The biosynthesized silver nanoparticles showed a dose-dependent toxicity against MCF-7 human breast cancer cells. Keywords: breast cancer, nanoparticles, nanotechnology, silver, toxicity, transmission electron microscopy.