Theranostische UV-aktivierbare TiO2-Nanopartikel als Katalysator für selektive Tumorzell-Apoptose

Metalloxid-Nanopartikel (NP) wie Titandioxid (TiO₂) werden nach Exposition bereits nach wenigen Minuten per Endozytose von Zellen aufgenommen. In malignen Zellen ist dieser Effekt nachweislich stärker ausgeprägt als in benignen. Vorarbeiten konnten zeigen, dass die Funktionalität von TiO₂-NP von deren physikalischen Eigenschaften abhängt. Ziel der Studie war es, das Potential von theranostischen TiO₂-NP in humanen Zellen zu untersuchen.

Fluoreszenz-markierte, in der organischen Säure FIW1 dispergierte TiO₂-NP wurden mit UVC-Licht voraktiviert. Polycarboxylat-Ether diente als inerter Stabilisator für die NP-Dispersion. Anschließend erfolgte die Exposition von Zellen der Linien FaDu und HLaC78 sowie nicht-malignen Zellen (Fibroblasten sowie MSC) mit der Dispersion für 24h. Neben physikochemischen Charakterisierungen erfolgte der MTT-Test zur Untersuchung toxischer Effekte. Als Kontrolle diente die Inkubation der Zellen mit TiO₂-NP ohne vorherige Photoaktivierung.

Die fluoreszierenden TiO₂-NP wurden bevorzugt durch FaDu- und HLaC78-Zellen aufgenommen. Nur nach UV-Voraktivierung zeigte die NP-Dispersion einen starken toxischen Effekt in Tumorzellen, der in den Fibroblasten und MSC selbst in hohen Dosen nicht erreicht wurde. Ohne UV-Aktivierung war die Dispersion atoxisch. Auch der partikelfreie Mediumüberstand zeigte gewisse tumortoxische Eigenschaften.

Inaktive, fluoreszenz-markierte TiO₂-NP sind atoxisch und werden durch Tumorzellen aufgenommen. Durch die TiO₂-NP-mediierte Photokatalyse erfolgt die Umwandlung von FIW1-Säure in eine tumortoxische Substanz. Die NP selbst sind in diesem Kontext der Katalysator ohne intrinsische Toxizität. Die Kombination aus Fluoreszenz-Markierung und katalytischer Potenz machen TiO₂-NP zu einem vielversprechenden theranostischen Agens.

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Publication Date:
23 April 2019 (online)