بررسي تاثيرات نانوذرات تيتانيوم دي اكسيد دوپه شده با نيتروژن در فتوديناميك تراپي سلول هاي M CF-7 سرطان پستان

Evaluating Effects of Nitrogen-Doped-Titanium Dioxide in Photodynamic Therapy of Breast Cancer MCF-7 Cells

زمينه و هدف: اخيرا، نانوذرات تيتانيوم دي اكسيد (TiO2) با قابليت فعاليت نوري تحت نور فرا بنفش به عنوان يك نانوحساسگر نوري (nano-photosensitizer) براي سرطان پيشنهاد شده اند. بااين حال، به علت مضرات پرتوهاي فرا بنفش نانوذرات ارتقا يافته ديگري برپايه ي TiO2 با توانايي فعال شدن با منبع نور ايمن تري مثل نور مرئي براي فتوديناميك تراپي (photodynamic therapy) توصيه شده اند. هدف از اين مطالعه ارزيابي اثرات فوتوديناميك نانوذرات تيتانيوم دي اكسيد دوپه شده با نيتروژن (N-TiO2) بر رده سلولي MCF-7 به عنوان سلول هاي اپيتليالي سرطان پستان انساني مي باشد. مواد و روش ها: سلول هاي MCF-7 با غلظت هاي مختلف از نانوذرات N-TiO2 تيمار شده و به منظور تحريك فعاليت فتوكاتاليكي، تحت تابش با يك منبع نور مرئي قرار گرفتند. آزمون دفع رنگ تريپان بلو براي بررسي ميزان زيستايي و رشد سلولي، 24 و 48 ساعت پس از تابش نور انجام شد. رنگ آميزي آكريدين اورنج/اتيديوم برومايد (AO/EtBr) و آزمون قطعه قطعه شدن DNA براي تشخيص نوع مرگ سلولي استفاده شد. يافته ها: تيمار سلول هاي MCF-7 با نانوذرات N-TiO2 تا غلظت μg/ml100 تاثير قابل توجهي روي رشد و زيستايي نداشت. درحالي كه در حضور نور مرئي با افزايش غلظت، ميزان مرگ سلولي به طور قابل توجهي افزايش يافت. رنگ آميزي AO/EtBr و آزمون قطعه قطعه شدن DNA نشان داد كه نوع مرگ سلولي القا شده توسط نانوذرات N-TiO2 بر اساس PDT عمدتاً از طريق آپوپتوز است. نتيجه گيري: نانوذرات N-TiO2 همراه با نور مرئي مي توانند به عنوان يك نانوحساسگر ايمن در فتوديناميك تراپي سلول هاي سرطاني پستان پيشنهاد شود.

Background: Titanium dioxide (TiO2) nanoparticles (NPs) activated by ultraviolent light (UV) have been recently proposed as a nano-photosensitizer (PS) for cancer therapy. However, because adverse effects of UV light, other dopped-TiO2 NPs with ability of activation by safe light sources, such as visible light, have been recommended for photodynamic therapy (PDT) purposes. The aim of this study is to evaluate effects of photodynamic N-TiO2 NPs in MCF-7 cell line as human epithelial breast cancer cell line. Methods: MCF-7 cells were treated with different concentrations of N-TiO2 NPs and a visible light source was used for their photocatalytic activation. Trypan blue staining was performed to investigate the rate of cell viability and cell growth at 24h and 48h upon irradiation. Acridine Orange/Ethidium Bromide (AO/EtBr) staining and deoxyribonucleic acid (DNA)-laddering assay were used for detecting the mode of cell death. Results: Treatment of MCF-7 cells with N-TiO2 NPs, up to 100 μg/ml was inert and did not significantly affect growth and viability. However, with the increasing at concentrations of NP, the rate of cell death increased considerably upon visible-light irradiation. The AO/EtBr double staining and DNA-ladder assay showed that the mode of cell death induced by photodynamic N-TiO2 NPs is mostly through apoptosis. Conclusion: N-TiO2 NPs in conjugation with visible-light may be proposed as a safe approach for PDT of breast cancer cells.