メトトレキサート結合酸化亜鉛ナノ粒子は、アポトーシスを誘導することにより、肺がん細胞に大幅に改善された細胞毒性効果を発揮します

現在の研究では、メトトレキサート結合酸化亜鉛ナノ粒子（MTX-ZNONP）の合成と肺がん細胞に対する高効果を報告しています。MTXとZnONPの結合は、UV-VIS分光法、動的光散乱（DLS）、フーリエ変換赤外線（FTIR）分光法、および透過型電子顕微鏡（TEM）によって認証されました。この薬物ナノコンジュゲートは、高い薬物負荷効率も示しました。MTX-ZNONPの治療効果は、A549細胞に対してin vitroでさらにテストされ、MTTおよびLDH放出アッセイの結果は、遊離MTXに加えてMTX-ZnONPSがA549細胞に対する細胞毒性効果を発揮するのに効率的であることを示しました。ただし、MTX-ZNONPの有効性は、遊離MTXのものと比較して非常に低い用量で大幅に増強されることがわかりました。さらに、ZnONPのみが、MTX-ZNONPおよびMTXと比較してはるかに高い濃度でA549細胞の細胞生存率を有意に阻害しました。さらに、A549細胞の細胞形成は、すべての治療群の表面からの細胞収縮と剥離によって特徴付けられました。同様に、すべての治療群でA549細胞は断片化された凝縮核を示し、アポトーシスの開始を示しています。A549細胞におけるミトコンドリア膜電位（ψm）は、すべての治療群で徐々に損失を示しました。A549細胞の反応性酸素種（ROS）レベルの増加を描写した定性的および定量分析の結果。カスパーゼ活性アッセイの結果は、A549細胞でMTX -ZNONPSおよびFREE MTXがカスパーゼ-9、-8、および-3の有意な活性化を引き起こしたことを示しました。ただし、MTX-ZNONPの効果は、遊離MTXの効果と比較して非常に低い用量でより深刻でした。したがって、我々の結果はMTX-ZnONPの高い有効性を示し、ZnONPSによるナノキャリアとしての薬物の有効な細胞内送達を示唆しています。

In the current study, we report the synthesis of methotrexate-conjugated zinc oxide nanoparticles (MTX-ZnONPs) and their high efficacy against lung cancer cells. Conjugation of MTX with ZnONPs was authenticated by UV-vis spectroscopy, dynamic light scattering (DLS), Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy, and transmission electron microscopy (TEM). This drug-nanoconjugate also showed high drug-loading efficiency. The therapeutic efficacy of MTX-ZnONPs was further tested in vitro against A549 cells, and the results of MTT and LDH release assays showed that MTX-ZnONPs, in addition to free MTX, were efficient in exerting cytotoxic effect on A549 cells; however, the effectiveness of MTX-ZnONPs was found to be considerably enhanced at very low doses compared to that of free MTX. Moreover, ZnONPs alone significantly inhibited the cell viability of A549 cells at a much higher concentration compared to MTX-ZnONPs and MTX. Furthermore, the cytomorphology of A549 cells was characterized by cellular shrinkage and detachment from the surface in all the treatment groups. Similarly, A549 cells, in all the treatment groups, showed fragmented and condensed nuclei, indicating the initiation of apoptosis. Mitochondrial membrane potential (ψm) in A549 cells showed a gradual loss in all the treatment groups. Results of the qualitative and quantitative analyses depicted increased reactive oxygen species (ROS) levels in A549 cells. The results of the caspase activity assay showed that MTX-ZnONPs andfree MTX caused significant activation of caspase-9, -8, and -3 in A549 cells; however, the effect of MTX-ZnONPs was more profound at very low doses compared to that of free MTX. Thus, our results showed high efficacy of MTX-ZnONPs, suggesting efficient intracellular delivery of the drug by ZnONPs as nanocarriers.