Background. Iron oxide nanoparticles (NP) represent a promising theranostic platform for combined radiotherapy: the reactivity of iron oxide enhances oxidative stress of tumor cells associated with irradiation while magnetic properties may provide additional feature as controlled delivery.
Aim. To study the potency of heparinized iron oxide NP in experimental antitumor therapy.
Materials and methods. The synthesis of iron oxide NP was carried out by chemical precipitation followed by magnetic separation, the resulting sol was stabilized with heparin. For each batch of newly synthesized particles, the hydrodynamic diameter was determined, IR spectrometry, X-ray diffraction analysis, and scanning electron microscopy were performed. The MX-7 tumor model of rhabdomyosarcoma chosen for the study was transplanted into female C3HA mice; NP were administered intratumorally or intravenously, once a day, according to the “5–2–5” scheme. Fractional irradiation (1–2 Gy / fraction; 1.3±0.15 Gy / min) was carried out after NP administration.
Increasing life expectancy (ILE), the degree of tumor growth inhibition (TGI), a pathomorphological assessment of the lung, liver, spleen and tumor node was carried out for all experimental mice.
Results. As a result of the study, it was found that when administered intratumorally, heparinized iron oxide NP are retained inside the tumor, providing a moderate additive effect, compared with isolated radiotherapy in the first week of irradiation (TGI = 40 % (day 6), TFD = 10 Gy, p <0.05), however, with an increase in tumor volume by the end of the second week, the treatment regimen was not more effective than radiotherapy. with a combination of radiotherapy and intravenous administration of NP, the effect was observed within two weeks (TGI = 43 % (day 6), TGI = 29 % (day 14), TFD = 10 Gy; p <0.05; ILE = 54 %, TFD = 20Gy; p <0.05).
Conclusion. The studied iron oxide nanopreparation enhanced capacity of radiation therapy to inhibit tumor growth when administered intravenouslyin experimental mice with rhabdomyosarcoma and irradiated subsequently.
Введение. Наночастицы (НЧ) оксида железа представляют собой перспективную тераностическую платформу для комбинированной лучевой терапии: реакционная способность оксида железа усиливает окислительный стресс опухолевых клеток, ассоциированный с облучением, а магнитные свойства могут обеспечить дополнительное преимущество в виде контролируемой доставки.
Цель исследования – изучение потенциала гепаринизированных НЧ оксида железа в экспериментальной противоопухолевой терапии.
Материалы и методы. Синтез НЧ оксида железа осуществляли химическим осаждением с магнитной сепарацией, полученный золь стабилизировали гепарином. Для каждой партии вновь синтезированных частиц проводили ИК-спектроскопию, рентгеноструктурный анализ, сканирующую электронную микроскопию и определяли гидродинамический диаметр. Выбранную для исследования опухолевую модель рабдомиосаркомы МХ-7 перевивали самкам мышей линии C3HA, введение НЧ осуществляли внутрь опухоли или внутривенно, 1 раз в день, по схеме «5–2–5». Фракционное облучение (1–2 Гр / фракция; 1,3 ± 0,15 Гр / мин) проводили после введения НЧ. Для мышей экспериментальных групп определяли увеличение продолжительности жизни (УПЖ, %), степень торможения роста опухоли (ТРО, %), проводили патоморфологическую оценку образцов легкого, печени, селезенки и опухолевого узла.
Результаты. В результате исследования установлено, что при внутриопухолевом введении гепаринизированные НЧ оксида железа задерживаются внутри опухоли, оказывая умеренный аддитивный эффект по сравнению с изолированной радиотерапией на 1-й неделе облучения: ТРО = 40 % (6-е сутки), суммарная очаговая доза (СОД) = 10 Гр; p <0,05, однако при увеличении объема опухоли к концу 2-й недели схема лечения не превосходила радиотерапию по эффективности. При комбинации радиотерапии и внутривенного введения НЧ эффект наблюдали в течение 2 нед: ТРО = 43 % (6-е сутки), ТРО = 29 % (14-е сутки), СОД = 10 Гр; p <0,05; УПЖ = 54 %, СОД = 20 Гр; p <0,05.
Заключение. Изучаемый нанопрепарат оксида железа повышал способность лучевой терапии ингибировать рост рабдомиосаркомы при внутривенном введении и последовательном облучении экспериментальных мышей.