Biosynthesis of gold nanoparticles using plant extracts and their application in photothermal therapy of cancer

Abstract

Nanocząstki złota (AuNPs) charakteryzują się ogromnym potencjałem terapeutycznym w różnych dziedzinach biomedycznych, jak terapia celowana, radioterapia, fototerapia czy diagnostyka chorób nowotworowych. Unikalne właściwości fizykochemiczne AuNPs zależą od rozmiaru, kształtu, agregacji, ładunku powierzchniowego oraz funkcjonalizacji ich powierzchni. Rodzaj i warunki syntezy mają tutaj istotny wpływ na te parametry. Biosynteza przy użyciu ekstraktów roślinnych pozwala na otrzymanie nanocząstek złota przyjaznych dla środowiska o większej stabilności i lepszej biokompatybilności niż uzyskane na drodze chemicznego procesu. Bioaktywne składniki ekstraktów roślinnych oprócz właściwości redukujących pełnią również rolę stabilizującą nanocząstki. Ponadto ich określona aktywność biologiczna może działać synergistycznie z właściwościami przeciwnowotworowymi AuNPs. Terapia fototermiczna (PTT) jest obiecującą metodą w leczeniu nowotworów ze względu na jej nisko inwazyjny charakter, wysoką selektywność i precyzję. Nanocząsteczki zwykle stosowane są jako czynniki fototermiczne ze względu na ich właściwości. Zastosowanie nanocząstek złota, uzyskanych i zmodyfikowanych na drodze biosyntezy z ekstraktów roślinnych, w fototermicznej terapii nowotworów (PTT) może zmniejszyć toksyczność samych nanocząstek oraz zwiększyć skuteczność terapeutyczną tej metody. Połączenie biosyntetyzowanych nanocząstek złota, które mogą pełnić rolę nietoksycznych nośników leków i biomarkerów, z terapią fototermiczną oraz technikami obrazowania (np.: tomografia komputerowa, rentgenografia) stanowi potencjalnie skuteczne środki teranostyczne w leczenia nowotworów. Celem pracy jest analiza danych literaturowych oraz przybliżenie nowatorskiej i aktualnej problematyki zastosowania biogennych AuNPs w fototermicznej terapii nowotworów. Na podstawie stanu badań opisano biosyntezę AuNPs przy użyciu ekstraktów roślinnych oraz scharakteryzowano parametry mające istotny wpływ na ich właściwości fizykochemiczne, które to decydują o toksyczności, biokompatybilności, biodystrybucji i stabilności nanocząstek. Ponadto, wykazano aktywność cytotoksyczną biogennych AuNPs na przykładowych liniach komórek nowotworowych, przedstawiono wady i zalety biosyntezy oraz obiecujące wyniki badań klinicznych nad zastosowaniem produktów z nanocząstek złota w terapiach nowotworowych.