Synthesis, characterization and in vitro applications of radionuclide and optic properties DPAPA conjugated iron oxide prop as prostate cancer theranostic agent

Prostat kanseri ve akabinde görülen kemik metastazları günümüzde çok yaygındır. Bununla birlikte hemen hemen tüm kanserler kemiğe metastaz yapabilmektedir. Yeni ortaya çıkan prostat kanseri vakalarından %4’e yakını her yıl ölümle sonuçlanmaktadır. Prostat kanserinin ve kemik metastazlarının tanı ve tedavisinde otofloresans özellikli 99mTc-C-Fe3O4-SiO2-HPG-NH2-DPAPA ((S)-2,5-bis(bis(fosfonometil)amino)pentanoik asit) konjuge ve 99mTc radyoişaretli hedeflenmiş Süper Paramanyetik Demir Oksit (SPIO) nanopartikülleri hazırlamayı amaçladık. Bu yaklaşım kulağa çok alışıldık gelmese de EDTMP (Quadramet, Cytogen) türevi olan DPAPA molekülünün prostat kanserlerinin kemik metastazlarında birikim için tasarlanmış bir radyofarmasötik olarak geçmişte kullanıldığı bilinmektedir. Bu çalışmanın amacı, prostat kanserine ve akabinde oluşan kemik metastazlarına spesifik alternatif bir teşhis ve tedavi ajanı oluşturmaktır. Bu amaçla prostat kanserine ve kemik metastazlarına spesifik bir molekül olduğu düşünülen EDTMP (etilendiamintetrametilen fosfonat) türevi DPAPA (3,5 bis(difosfoamino)pentanoik asit) molekülüne bağlı demir oksit içerikli nanoparçacık sistemleri üzerinde çalışılmıştır. Bu çalışmada kübik manyetik özellikli nanoparçacıklar sentezlenmiş, (TEOS) SiO2 ile kaplanarak ve HPG (Yüksek yoğunluklu poligliserol) ile modifiye edilmiştir. Daha sonra, kullanılan konjugasyon yöntemi ile bu parçacıklar DPAPA ((S)-2,5-bis(bis(fosfonometil)amino)pentanoik asit) ile konjuge edilmiş ve radyonüklid işaretleme ile in vitro çalışmalar yapılmış, hücre üzerindeki etkinliği test edilmiştir. Sentezlenen molekülün tanı amaçlı kullanılması için SnCl2 indirgeme yöntemi kullanılarak 99mTc ile radyoişaretleme yapılmıştır. HPLC, HPLRC, TLRC ve FTIR analizleri, beklenen moleküler yapıları doğrulamıştır. DLS, SEM, SPM ve TEM görüntüleri, nanoparçacıkların ve nanokonjugatların yapılan modifikasyonlar ve konjugasyonlar sonrasındaki değişimlerini göstermiş ve doğrulamıştır. XPS analizleri ile modifikasyonlar ve katmanların elementel durumu tespit edilmiştir ve nanomalzeminin içerik doğrulanması gerçekleştirilmiştir. ICP-MS analizi ile elementel olarak ppm cinsinden demir miktar tayinleri kantitatif olarak yapılmıştır. VSM analizi ile manyetik özellikleri emu/g cinsinden bulunmuştur ve buna bağlı olarak MR potansiyeli yapılan denemeler ile tespit edilmiştir. Florimetrik analizleri sonucunda otofloresans’a sahip olduğu kanıtlanmıştır. Elde edilen bu sonuç floresans özelliğin izlenebilme potansiyeli açısından önemlidir. PC-3, LNCaP, RWPE-1, K-562 ve Saos-2 hücre hatlarındaki afiniteleri ve sitotoksisiteleri, in vitro hücre kültürü deneyleri kullanılarak belirlenmiştir. Burada sunulan sonuçlar, tasarlanan 99mTc-C-Fe3O4-SiO2-HPG-NH2-DPAPA nanokonjugatı’nın prostat ve kemik kanserine spesifik bir teranostik olduğunu ve bu açıdan faydalı olabilecek bir ilaç sistemi olduğunu göstermektedir.Prostate cancer and subsequent bone metastases are very common today. However, almost all cancers can metastasize to the bone. Approximately 4% of newly emerging prostate cancer cases result in death each year. In the diagnosis and treatment of prostate cancer and bone metastases, 99mTc-C-Fe3O4-SiO2-HPG-NH2- DPAPA ((S)-2,5-bis(bis(phosphonomethyl)amino)pentanoic acid) conjugated and 99mTc radiolabeled targeted super We aimed to prepare paramagnetic iron oxide (SPIO) nanoparticles Although this approach does not sound familiar, it is known that the DPAPA molecule, which is a derivative of EDTMP (Quadramet, Cytogen), has been used in the past as a radiopharmaceutical designed for accumulation in bone metastases of prostate cancers. The aim of this study is to create an alternative diagnostic and therapeutic agent specific for prostate cancer and subsequent bone metastases. For this purpose, nanoparticle systems containing iron oxide attached to the EDTMP (ethylenediaminetetramethylene phosphonate) derivative DPAPA (((S)-2,5- bis(bis(phosphonomethyl)amino)pentanoic acid) molecule, which is thought to be a specific molecule for prostate cancer and bone metastases, were studied. In this study, cubic magnetic nanoparticles were synthesized, coated with (TEOS) SiO2 and modified with HPG (Hyper branched polyglycerol). Then, with the conjugation method used, these particles were conjugated with DPAPA ((S)-2,5- bis(bis(phosphonomethyl)amino)pentanoic acid) and in vitro studies were carried out with radionuclide labeling, its effectiveness on the cell was tested. For the use of the synthesized molecule for diagnostic purposes, the 99mTc reduction method was used. HPLC, HPLRC, TLRC and FT-IR analyzes confirmed the expected molecular structures. DLS, SEM, SPM and TEM images showed and confirmed the changes of nanoparticles and nanoconjugates after modifications and conjugations. XPS analyzes determined the modifications and elemental state of the layers. Quantitative determination of elemental ppm was made by ICP-MS analysis. The magnetic properties were found in emu/g by VSM analysis, and accordingly, the MR potential was determined. It has been proven to have autofluorescence as a result of fluorimetric analysis. This result is important in terms of its fluorescence tracing potential. Their affinity and cytotoxicity in PC-3, LNCaP, RWPE-1, K-562 and Saos- 2 cell lines were determined using in vitro cell culture experiments. The results presented here demonstrate that the designed 99mTc-C-Fe3O4- SiO2-HPG-NH2-DPAPA nanoconjugate is a prostate and bone cancer-specific theranostic and may be a useful drug system in this regard