جدول شماره 2 مزایای پوششهای آلی و معدنی درنانوذرات اکسید آهن را بهطور خلاصه ارائه میکند.
پوششهای آلی
پوششهای آلی باعث افزایش پراکندگی (دیسپرسیتی) و زیست سازگاری نانوذرات اکسید آهن میشود و برای هدفمند کردن داروی خاص در کاربردهای بیولوژیکی استفاده شده است. پوششهای آلی را میتوان به 3 گروه طبقهبندی کرد: (1) مولکولهای کوچک و سورفکتانتها؛ (2) ماکرومولکولها و پلیمرها و (3) مولکولهای زیستی [
15].
مولکولهای کوچک و سورفکتانتها
سورفکتانتها پایداری، پراکندگی و زیست سازگاری نانوذرات اکسید آهن را بهبود میبخشند. همچنین میتوان از آنها بهعنوان پوشش استفاده کرد و باتوجهبه ماهیت خود به 3 زیرگروه: سورفکتانتهای محلول در روغن، سورفکتانتهای محلول در آب و آمفیفیلیک تقسیم میشوند. سورفکتانتهای محلول در روغن حاوی گروههای آبگریز هستند و در محلولهای روغنی استفاده میشوند که باعث افزایش پایداری و جلوگیری از تجمع نانوذرات میشود. در طول سنتز نانوذرات اکسید آهن، سورفکتانتهایی مانند اسیداولئیک استفاده میشود که میتواند پایداری نانوذرات را بهبود بخشد. نانوذرات پوشش دادهشده با این نوع مواد، میتوانند در کاربردهای مختلف بهعنوان ماده کنتراست ام آر آی و بهعنوان انتقالدهنده دارو در سیستمهای دارورسانی خاص استفاده شوند [
7،
15]. سورفکتانتهای محلول در آب، نانوذرات آبگریز را به آبدوست تبدیل میکنند. سیلانها پرمصرفترین پوششها درنانوذرات اکسید آهن هستند که باعث افزایش پراکندگی، پایداری و حلالیت در آب میشوند [
16]. علاوهبراین سیلانها را میتوان با یونهای فلزی، پلیمرها، مولکولهای زیستی یا سایر ترکیبات بیولوژیکی پیوند داد [
12].
پلیمرها
پلیمرهایی مانند پلیاتیلنگلیکول، پلیوینیل الکل، پلیمتیلمتاکریلات و پلیلاکتیک اسید بیشترین پوششهای موردمطالعه هستند. پلیمرها نیروهای دافعه الکترواستاتیکی و اثرات فضایی ایجاد میکنند و از تجمع ذرات جلوگیری میکنند [
10]. همچنین پوششهایی با پلیمرهای هوشمند انجام شده است که به محرک خاصی مانند pH، دما، نور و غیره پاسخ میدهند. بااینحال، وجود پلیمرها میتواند در برخی موارد بر خواص مغناطیسی نانوذرات اکسید آهن تأثیر بگذارد. این ویژگیها میتوانند با تغییرات در توزیع اندازه ذرات و برهمکنشهای ذرات مرتبط باشند [
15]. پلیمرهای طبیعی (دکستران، کیتوزان، ژلاتین و نشاسته) بهطور گسترده در سنتز نانوذرات برای درمان سرطان استفاده میشوند. این ترکیبات در طول فرآیند سنتز بهعنوان تثبیتکننده عمل میکنند تا پایداری، زیستسازگاری و زیست تخریبپذیری نانوذرات را افزایش دهند.
عوضزاده و همکاران نانوذرات اکسید آهن را توسط دکستران-اسپرمین عاملدار کردند و آن را برای درمان سرطان سینه با استفاده از تکنیک هایپرترمی به کار بردند. نتایج، توانایی نانوذرات را در هدف قرار دادن سلولهای سرطانی و گرم کردن آنها تا محدوده هایپرترمی تأیید کرد؛ درحالیکه بیش از 63 درصد از سلولهای سرطانی طی یک دوره درمانی 20 دقیقهای از بین رفتند [
17]. همچنین، نگوین از ژلاتین برای پوشش نانوذرات اکسید آهن استفاده کرد، این نانوذرات با روش همرسوبی سنتز شدند و با پاکلیتاکسل عاملدار شدند. نتایج نشان داد، پاکلیتاکسل بارگذاریشده در نانوذرات Fe3O4@GEL میتواند بهعنوان یک سیستم تحویل دارو پایدار با اثرات درمانی 2 گانه (هایپرترمی همراه با شیمیدرمانی) برای درمان سرطان مورداستفاده قرار گیرد [
18].
مولکولهای زیستی
نانوذرات اکسید آهنی که با مولکولهای زیستی (آنزیمها، آنتیبادیها، پروتئینها، پلیپپتیدها، و غیره) عاملدار شدهاند، بسیار زیستسازگار هستند. بهطورکلی، نانوذرات اکسید آهن مورداستفاده در کاربردهای زیستی با سورفکتانتها یا گروههای عاملی مانند کربوکسیل یا هیدروکسیل عاملدار میشوند [
15]. اونیکریشنان و همکاران نانوذرات اکسید آهن دارای پوشش گالاکتوکسیل گلوکان متصل به اسیدفولیک را توسط گروههای عاملی هیدروکسیل بهمنظور پایداری بیشتر این نانوذرات در محیط تومور سنتز کردند [
13]. همچنین، نانوذرات اکسید آهن را میتوان ازطریق سنتز سبز عاملدار کرد [
5]. وو و همکاران از گلوکز در روش همرسوبی استفاده کردند و نانوذرات اکسید آهن با اندازه متوسط 20 نانومتر بهدست آوردند که در هایپرترمی هدفمند برای از بین بردن سلولهای سرطانی استفاده شد [
19]. ترکیب دیگری که اخیراً برای سنتز سبز و برای پوشش نانوذرات اکسید آهن با اندازههای 15 تا 30 نانومتر استفاده شد، نانوسلولز از آلوئهورا است که همچنین فعالیت ضدباکتریایی را نشان داده است [
20].
پوششهای معدنی
مواد معدنی دارای خواص متعددی مانند چگالی الکترون و جذب نوری (Au و Ag) بالا، فتولومینسانس، فسفرسانس (اکسیدهای فلزی مانند Y2O3) و گشتاور مغناطیسی (نانوذرات کبالت یا منگنز) هستند. در کاربردهای زیستی، پوششهای معدنی برای اتصال ترکیبات زیستی در سطح نانوذرات اکسید آهن و افزایش خواص آنتیاکسیدانی آنها استفاده میشود [
15،
21].
سلیکا (سیلیس)
پوششهای سیلیسی موجب پراکندگی، پایداری و محافظت بالایی از نانوذرات اکسید آهن در یک محیط اسیدی میشوند [
19]. بهطورکلی، پوشش سیلیکا توسط هیدرولیز قلیایی با تترائورتوسیلیکات در حضور نانوذرات اکسید آهن ایجاد میشود. مورتی و همکاران نانوذرات اکسید آهن را ازطریق روش سالوترمال سنتز کردند و ذرات با تترائورتوسیلیکات و آمینو پلی گلیسیدول که برای هایپرترمی مغناطیسی و دارورسانی زیستی استفاده میشود، عاملدار کردند [
22]. روش دیگر گزارششده برای پوشش سیلیکا شامل سنتز نانوذرات اکسید آهن با روش سالوترمال و عاملدار کردن آنها با تترائورتوسیلیکات است که در شرایط آزمایشگاهی بهعنوان یک عامل اتصال برای ایبوپروفن با هدف دارورسانی آزمایش شده است [
23].
کربن
پوششهای کربنی از اکسید شدن و خوردگی هسته مغناطیسی جلوگیری میکنند. علاوهبراین، پوشش کربنی آبدوست باعث بهبود پراکندگی و پایداری نانوذرات میشود. سونگ و همکاران نانوذرات اکسید آهن را با روش همرسوبی سنتز و با اکسید گرافن، لاکتوفرین و هیدروکلراید دوکسوروبیسین عاملدار کردند. نتایج نشان داد که این نانوذرات کارایی بالایی برای تحویل هدفمند داروهای ضدسرطان به تومورهای مغزی دارند [
24]. علاوهبراین کوی و همکاران نانوذرات اکسید آهن را با اکسید گرافن، اسید اولئیک، اسید فولیک و کیتوزان عاملدار کردند، این نانوذرات برای سلولهای A549 غیرسمّی بودند و زیستسازگاری عالی را نشان دادند [
25].
فلزات
نانوذرات فلزی در کاتالیز، مواد حاجب امآرآی، پزشکی و تشخیص سرطان استفاده شده است. این مواد را میتوان با نانوذرات اکسید آهن که خواص متنوعی از خود نشان میدهند، ترکیب کرد [
19]. برخی از پوششهای مورداستفاده عبارتاند از: طلا، نقره، مس، پلاتین، پالادیوم و غیره. این ساختارها را میتوان با بارها یا گروههای عاملی مختلف در سطح نانوذرات اکسید آهن اصلاح کرد و پایداری و سازگاری نانوذرات را بهبود بخشید [
15]. لئون فلیکس و همکاران نشان دادند که نانوذرات اکسید آهن عاملدار شده با پلی (اتیلنیمین) و طلا سمیّت سلولی بسیار پایینی دارند. آنها یک نانو پلتفرم چندمنظوره جالب برای کاربرد دووجهی نور و هایپرترمی مغناطیسی ارائه کردند [
26].
اکسیدها و سولفیدهای فلزی
اکسیدهای فلزی(اکسید روی، اکسید قلع، دیاکسید تیتانیوم، دیاکسید زیرکونیوم و تریاکسید تنگستن) باعث بهبود پایداری و افزایش تولید گرما توسط نانوذرات اکسید آهن در درمان هایپرترمی میشوند. علاوهبراین نانوذرات اکسید آهن را میتوان با سولفیدهای فلزی (ZnS ،CdS ،PbS و Bi2S3) پوشش داد و خواص مغناطیسی و فلورسنت آنها را بهبود بخشید. برای مثال، Xu و همکاران نانوذرات اکسید آهن عاملدار شده با سیلیس و CdSe/ZnS را سنتز کردند. این ذرات با موفقیت برای القای آپوپتوز در سلولهای سرطانی پانکراس با استفاده از تابش الکترومغناطیسی فرکانس رادیویی مورد استفاده قرار گرفتند [
27].
کاربردهای نانوذرات اکسید آهن
رایجترین کاربردهای زیستپزشکی نانوذرات اکسید آهن شامل: دارورسانی هدفمند و هایپرترمی توسط سیال حاوی نانوذرات مغناطیسی میباشد.
تصویر شماره 2 کاربردهای تشخیصی و درمانی سرطان نانوذرات اکسید آهن های عاملدار را نشان میدهد.
جدول شماره 3، برخی از کاربردهای زیستینانوذرات اکسید آهن را با استفاده از ترکیبات طبیعی گیاهان بهطور خلاصه ارائه میکند.
در ادامه به بررسی این کاربردها پرداخته میشود.
دارورسانی
نانوذرات اکسید آهن عاملدار شده را میتوان با داروهای مختلفی بارگذاری کرد و با تزریق وریدی به انسان و تجمع در منطقه موردنظر (سلولهای سرطانی یا تومور)، کارایی در درمان سلولهای سرطانی را بدون آسیب رساندن به سلولهای سالم مجاور افزایش داد [
28]. در مطالعه گاش و همکاران، نانوذرات اکسید آهن با روش همرسوبی سنتز شدند و از اسیدسیتریک برای اتصال آن با دیوسژنین موجود در سیب زمینی هوایی استفاده کردند. این نانوذرات با القای آپوپتوز به میزان بیشتری موجب جلوگیری از تکثیر سلولهای سرطان سینه در مقایسه با نانوذرات اکسید آهن بدون پوشش شدند. همچنین، ادغام دیوسژنین در نانوذرات اکسید آهن از تجمع و رشد ذرات جلوگیری کرد و درنتیجه، پایداری نانوذرات را افزایش داد [
29].
فام و همکاران، نانوذرات اکسید آهن را توسط روش میکروامولسیون با استفاده از کیتوزان و کورکومین بهعنوان پوشش سنتز کردند. حداکثر مهار سلولهای A549 در غلظت 73/03 میکروگرم بر میلیلیتر گزارش شد. علاوهبراین کورکومین جذبشده به نانوذرات اکسید آهن تا 70 درصد از دارو را پس از 2800 دقیقه آزاد کرد که میتواند حامل داروی خوبی برای درمان سرطان باشد [
30].
براهویی و همکاران، نانوذرات اکسید آهن را با روش همرسوبی سنتز و با کیتوزان و اسید فیتیک (جزء طبیعی دانهها و غلات) عاملدار کردند. نتایج حاکی از جلوگیری از تکثیر سلولهای سرطانی در روده بزرگ بدون ایجاد آسیب به سلولهای فیبروبلاست طبیعی بود. علاوهبراین، نتایج نشان داد درصد رهاسازی دارو از نانوکامپوزیت طی 56 ساعت در شرایطی که در محیط با PH 4/8 قرار گرفت به 93 درصد و هنگامی که طی 127 ساعت و در pH 7/4 قرار گرفت به 86 درصد رسید. این نتایج در مقایسه با اسید فیتیک خالص، فعالیت ضدسرطانی بهتری را نشان میدهد [
31]. از سوی دیگر، نصرتی و همکاران توسط روش همرسوبی نانوذرات اکسید آهن و با پوشش آلبومین سرم گاوی و کورکومین سنتز کردند که پس از 72 ساعت نشاندهنده سازگاری سلولی بالا (90%≤) نانوذرات با غلظت 15-950 میکرومولار در سلولهای HFF-2 بود. مقادیر نانوذرات اکسید آهن در 72 ساعت و 96 ساعت بهترتیب 915 و 275 میکرومولار در مقابل کورکومین آزاد (730 و 300 میکرومولار) گزارش شد. از اینرو، نانوذرات اکسید آهن پوشش دادهشده با آلبومین سرم گاوی و کورکومین سمیّت سلولی کمتری را در برابر سلولهای MCF7 نشان داد [
32].
در مطالعه دیگری نانوذرات اکسید آهن توسط ترکیبات پلیفنلی از Vitis vinifera عاملدار شدند و اثرات سمیّت سلولی بالایی علیه سلولهای L20B در غلظتهای 10 و 5 میلیگرم در لیتر ایجاد کردند که بهترتیب باعث مهار 70/8 و 57/5 درصدی رشد سلولها شد. این نانوذرات دارای فعالیت ضدالتهابی و آنتیاکسیدانی بودند [
33]. در مطالعه دیگری از نانوذارت اکسید آهن دارای اسید فولیک کانژوگه شده با دوکسوروبیسین برای درمان نوعی از سلولهای سرطانی لنفوم استفاده شد. نتایج نشان داد کاهش اندازه تومور در موشهایی که نانوذرات حامل 5 میکروگرم از داروی دوکسوروبیسین بودند بیشتر از موشهایی بود که دوکسوروبیسین دریافت نکرده بودند (0/05>P) [
13].
کاربرد دیگر اخیراً توسط سندیا و همکاران ارائه شد که در آن نانوذرات اکسید آهن ازطریق سنتز سبز با استفاده از عصاره پوشش دانه نخل پالمیرا سنتز شد. این نانوذرات سازگاری سلولی بالایی (0/80<) با سلولهای NIH 3T3 در غلظتهای 50-500 میکروگرم در میلیلیتر نشان دادند. این نوع سنتز باعث افزایش زیستسازگاری نانوذرات و خواص درمانی آنها شد. بهعلاوه این نانوذرات فعالیت ضدمیکروبی و آنتیاکسیدانی چشمگیری را نشان دادند [
34]. فرنی و همکاران توانایی نانوذرات اکسید آهن پوشیدهشده با پلیگلیسرول پرشاخه (HPG@Fe3O4) و نانوذرات اکسید آهن پوشیدهشده با پلیگلیسرول پرشاخه و دارای گروه عاملی اسید فولیک (FA@HPG@Fe3O4) در را در بارگذاری دارو کورکومین با یکدیگر مقایسه کردند. نتایج نشان داد توانایی بارگیری کورکومین توسط نانوذرات HPG@Fe3O4 و FA@HPG@Fe3O4 بهترتیب 82 و 88 درصد میباشد. همچنین توانایی ورود نانوذرات FA@HPG@Fe3O4 به سلولهای HeLa و فیبروبلاستهای L929 موشهای تیمارشده، بیشتر از نانوذره دیگر بود [
35].
درمان هایپرترمی
هایپرترمی مغناطیسی شامل تولید گرما از طریق اعمال میدان مغناطیسی متناوب یا خارجی بر روی نانوذرات مغناطیسی است. اگر یک ماده فرو مغناطیس (مانند آهن) را در معرض میدان مغناطیسی خارجی قرار دهیم، حوزههای مغناطیسی ماده با راستای این میدان همجهت میشوند. با حذف میدان مغناطیسی، بخشی از این جهتگیری بدون تغییر باقی میماند و ماده برای مدت نامعلومی خاصیت مغناطیسی پیدا میکند. به این پدیده، هیسترزیس مغناطیسی گفته میشود. هیسترزیس به قدرت میدان مغناطیسی اعمال شده بستگی دارد. همچنین، اندازه و ماهیت نانوذرات مغناطیسی بر خواص هایپرترمی تأثیر میگذارد. در مواد فرومغناطیسی یا فری مغناطیسی از حوزههای متعدد، تولید گرما از طریق تلفات میدان مغناطیسی توسط پسماند رخ میدهد [
36]. بالیوادا و همکاران اثر حرارتی ناشی ازنانوذرات اکسید آهن را بررسی و افزایش دما 11 تا 12 درجه سانتیگراد را در موشهای C57/BL6 گزارش کردند.آنها با افزایش غلظت I نانوذرات اکسید آهن (5-25 میکروگرم در میلیلیتر) نشان دادند که تعداد سلولهای تومور زنده کاهش یافته است [
37]. مطالعات دیگر کارایی هایپرترمی مغناطیسی را بهعنوان یک درمان جایگزین برای سرطان نشان دادهاند. در کار اولیه یاناس و همکاران، لیپوزومهای کاتیونی براساس خاصیت مغناطیسی برای درمان گلیومهای مغزی در موشهای صحرایی F344 استفاده شد. در این مطالعه، حجم تومور بیش از 11 برابر کاهش یافت [
38].
دارورسانی را میتوان با تکنیک هایپرترمی ترکیب کرد که بهترین راه برای کاهش دما است. فرمولاسیونهای دارویی حساس به دما بهطور گسترده در انکولوژی مورد بررسی قرار گرفتهاند. هایپرترمی را میتوان با رهش (آزادسازی) مواد مؤثره گیاهی ترکیب کرد. هونگ و همکاران از نانوذرات اکسید آهن با پوشش فولات و کورکومین استفاده کردند. این نانوذرات علاوهبر اینکه توزیع زیستی خوبی را در موشهای حامل تومور جامد سارکوم 180- از خود نشان دادند؛ در غلظت 0/3 میلیگرم در میلیلیتر، توانستند در 10 دقیقه به دمای 42 درجه سانتیگراد برای درمان هایپرترمی برسند. نتایج این مطالعه حاکی از نویدبخش بودن نانوذرات سنتزشده برای کاربرد هایپرترمی در درمان سرطان بود [
39]. در مطالعه دیگر نانوذرات اکسید آهن با استفاده از روش سبز و پلیفنلهای استخراجشده از دارچین و وانیل سنتز و پوششدهی شدند. این نانوذرات در شرایط برونتنی بهمنظور اعمال تکنیک هایپرترمی مورداستفاده قرار گرفتند و باعث کاهش 88 درصدی سلولهای BV-2 پس از 30 دقیقه شدند [
40]. از سوی دیگر، اپی گالوکاتچین گالات یک فیتوشیمیایی است که دارای اثر ضدسرطانی قوی است و در روش سالوترمال برای سنتز نانوذرات اکسید آهن استفاده شده است. این نانوذرات برای درمان هایپرترمی، تحویل دارو و انجام امآرآی دقیق در موشهای حامل تومور مؤثر بودهاند. علاوهبراین نتایج نشان داد اندامهای اصلی مانند قلب، کبد، طحال، ریه و کلیه در همه گروههای آزمایشی در مقایسه با گروه کنترل سمیّت معناداری نداشتند [
41].
سمیّت نانوذرات اکسید آهن
یونهای آهن نقشهای مختلفی در فرآیند زیستی مانند سنتز DNA، انتقال اکسیژن، تنفس میتوکندری و عملکردهای متابولیکی در سطح سیستم عصبی مرکزی دارند. در مقابل، سمیّت نانوذرات اکسید آهن شامل تولید گونههای اکسیژن فعال است که بر ماکرومولکولها و اندامکهای سلولی تأثیر میگذارد. این فرآیند بهصورت زیر رخ میدهد: یونهای Fe2+ با H2O2 واکنش میدهند و تولید ROS میکنند. سپس، غلظت بالای ROS باعث ایجاد آبشاری از رویدادها و آزاد شدن یونهای آهن بیشتر و اثرات مضر بر غشای لیزوزومی، پراکسیداسیون لیپیدی، آسیب پروتئینها، شکستن زنجیرههای DNA و تخریب بازها میشود [
42]. همچنین غلظت بالای یونهای آهن باعث افزایش آپوپتوز از طریق میتوکندری میشوند. از سوی دیگر، تجمع آهن بهدلیل آگلومره شدن پروتئینی مانند Aβ و α-سینوکلئین، میتواند احتمال ابتلا به بیماریهای تخریبکننده عصبی را افزایش دهد [
42،
43]. بااینحال، سمیّت نانوذرات اکسید آهن، به اندازه، غلظت، بار سطحی و گروههای عاملی موجود در پوشش آنها بستگی دارد [
2]. همانطورکه پیشتر بیان شد، ترکیب مواد فیتوشیمیایی از گیاهان در سنتز نانوذرات اکسید آهن میتواند میزان حلالیت و پایداری نانوذرات را بهبود بخشد. همچنین، سمیّت ناشی از نانوذرات عاملدار در سلولهای سرطانی در مقایسه با سلولهای سالم بیشتر است. سمیّت سلولی نانوذرات دلیل اصلی محدودیت کاربرد زیستی آنها محسوب میشود [
1,
44]. در مطالعهای بررسی سمیّت زیستی نانوذرات اکسید آهن در موشهای توموری انجام شد و رنگآمیزی هماتوکسیلین-آئوزین اندامهایی مانند قلب، کبد، طحال، ریهها، کلیهها و تومور نشان داد که در تمامی گروههای آزمایش، سمیّت معناداری در مقایسه با گروه کنترل وجود نداشت [
41].
در مطالعه دیگری استفاده از نانوذرات اکسید آهن عاملدار شده با کورکومین در مقایسه با نانوذرات اکسید آهن، فاقد کورکومین، فعالیت همولیتیک کمتری نشان داد که میتواند ناشی از بار منفی روس سطح آنها باشد [
45]. روان و همکاران دو نوع نانوذرات اکسید آهن با عاملهای مختلف (روی سطح آنها) برای وارد شدن نانوذرات به میتوکندری و لیزوزوم سنتز کردند. نتایج سنجش MTT نشان داد نانوذرات اکسید آهن دارای عامل ورود به میتوکندری با دپلاریزه کردن غشای میتوکندری باعث ایجاد سمیّت در سلولهای MCF-7 میشوند. آنها بیان کردند که میتوکندری یکی از اندامکهایی از سلول است که درصورت ورود نانوذرات اکسید آهن به سلول میتواند دچار آسیب شود [
46].
نتیجهگیری
سنتز و عاملدار کردن نانوذرات Fe3O4 اولین گام امیدوارکننده در مسیرهای سنتز کمهزینه مبتنیبر سازگاری با محیطزیست است. براساس مطالعات نانوذرات اکسید آهن دارای پتانسیل بالایی بهعنوان عاملی در درمان و تشخیص سرطان هستند. این نانوذرات نهتنها میتوانند بهعنوان حاملهای دارو در درمان سرطان مورد استفاده قرار گیرند، بلکه میتوانند ازطریق یک میدان مغناطیسی خارجی به ناحیه خاصی از بدن هدایت شوند و کاربردهای متنوعی را در زمینههای مرتبط با زیستپزشکی نشان دهند. تنوع زیاد نانوذرات Fe3O4 عاملدار شده به توسعه روشهای سنتز و عاملدار کردن هدفمند کمک میکند. علیرغم برخی روشهای رایج در مورد سنتز نانوذرات اکسید آهن، روشهای مورداستفاده برای آمادهسازی آنها هنوز نیاز به بهبود دارند تا کنترل بهتری بر خواص فیزیکوشیمیایی و زیستی مطلوب آنها حاصل شود. بنابراین، عاملدار کردن نانوذرات اکسید آهن، مهمترین مرحله برای جلوگیری از اثرات سمّی در کاربردهای زیستپزشکی است، زیرا اشباع مغناطیسی، اندازه، شکل، بار سطحی، پایداری کلوئیدی، ظرفیت بارگذاری دارو و رفتار رهاسازی دارو ویژگیهایی هستند که باید به هنگام انتخاب نانوذرات اکسید آهن برای کاربردهای آنها در تشخیص و درمان سرطان درنظر گرفته شوند. همچنین ادغام ترکیبات طبیعی از گیاهان در سنتز نانوذرات اکسید آهن زیستسازگاری آنها را بهبود میبخشد و نویدبخش پتانسیل گستردهای در تشخیص و درمان سرطان میباشد. صرفنظر از کارهای اخیر که نتایج عالی را در سنتز نانوذرات اکسید آهن دوستدار محیط زیست نشان داده است، تحقیقات آتی نانوذرات اکسید آهن، عاملدار شده با فیتوشیمیاییها باید بر سمیّت و تجزیهپذیری آنها در شرایط درونتنی متمرکز شود.
ملاحظات اخلاقی
پیروی از اصول اخلاق پژوهش
این تحقیق یک مقاله مروری و بدون نمونه انسانی یا حیوانی است.
حامی مالی
این پژوهش هیچگونه کمک مالی از سازمانیهای دولتی، خصوصی و غیرانتفاعی دریافت نکرده است.
تعارض منافع
بنابر اظهار نویسندگان، این مقاله هیچگونه تعارض منافعی ندارد.
تشکر و قدردانی
از همه کسانی که با پیشنهادات سازنده خود باعث بهبود مقاله حاضر شدهاند، تشکر و قدردانی میشود.
References
1.
Rezaei M, Khoshgard K, Hosseinzadeh L, Haghparast A, Eivazi M-T. Application of dextran-coated iron oxide nanoparticles in enhancing the radiosensitivity of cancerous cells in radiotherapy with high-energy electron beams. Journal of Cancer Research and Therapeutics. 2019; 15(6):1352-8. [DOI:10.4103/jcrt.JCRT_19_17] [PMID]
2.
Rezaei M, Mafakheri H, Khoshgard K, Montazerabadi A, Mohammadbeigi A, Oubari F. The cytotoxicity of dextran-coated iron oxide nanoparticles on Hela and MCF-7 cancerous cell lines. Iranian Journal of Toxicology. 2017; 11(5):31-6. [DOI:10.29252/arakmu.11.5.31]
3.
Jeevanandam J, Barhoum A, Chan YS, Dufresne A, Danquah MK. Review on nanoparticles and nanostructured materials: history, sources, toxicity and regulations. Beilstein Journal of Nanotechnology. 2018; 9(1):1050-74. [DOI:10.3762/bjnano.9.98] [PMID] [PMCID]
4.
Ali A, Hira Zafar MZ, ul Haq I, Phull AR, Ali JS, Hussain A. Synthesis, characterization, applications, and challenges of iron oxide nanoparticles. Nanotechnology, Science and Applications. 2016; 9:49-67. [DOI:10.2147/NSA.S99986] [PMID] [PMCID]
5.
Yew YP, Shameli K, Miyake M, Khairudin NBBA, Mohamad SEB, Naiki T, et al. Green biosynthesis of superparamagnetic magnetite Fe3O4 nanoparticles and biomedical applications in targeted anticancer drug delivery system: A review. Arabian Journal of Chemistry. 2020; 13(1):2287-308. [DOI:10.1016/j.arabjc.2018.04.013]
6.
Xie W, Guo Z, Gao F, Gao Q, Wang D, Liaw B-s, et al. Shape-, size-and structure-controlled synthesis and biocompatibility of iron oxide nanoparticles for magnetic theranostics. Theranostics. 2018; 8(12):3284-307. [DOI:10.7150/thno.25220] [PMID] [PMCID]
7.
Gupta AK, Wells S. Surface-modified superparamagnetic nanoparticles for drug delivery: Preparation, characterization, and cytotoxicity studies. IEEE Transactions on Nanobioscience. 2004; 3(1):66-73. [DOI:10.1109/TNB.2003.820277] [PMID]
8.
Hu Y, Mignani S, Majoral J-P, Shen M, Shi X. Construction of iron oxide nanoparticle-based hybrid platforms for tumor imaging and therapy. Chemical Society Reviews. 2018; 47(5):1874-900. [DOI:10.1039/C7CS00657H] [PMID]
9.
Reddy LH, Arias JL, Nicolas J, Couvreur P. Magnetic nanoparticles: Design and characterization, toxicity and biocompatibility, pharmaceutical and biomedical applications. Chemical reviews. 2012; 112(11):5818-78. [DOI:10.1021/cr300068p] [PMID]
10.
Veiseh O, Gunn JW, Zhang M. Design and fabrication of magnetic nanoparticles for targeted drug delivery and imaging. Advanced Drug Delivery Reviews. 2010; 62(3):284-304. [DOI:10.1016/j.addr.2009.11.002] [PMID] [PMCID]
11.
Shen L, Li B, Qiao Y. Fe
3O
4 nanoparticles in targeted drug/gene delivery systems. Materials. 2018; 11(2):324. [DOI:10.3390/ma11020324] [PMID] [PMCID]
12.
Wang Y, Cao X, Liu G, Hong R, Chen Y, Chen X, et al. Synthesis of Fe3O4 magnetic fluid used for magnetic resonance imaging and hyperthermia. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2011; 323(23):2953-9. [DOI:10.1016/j.jmmm.2011.05.060]
13.
Unnikrishnan B, Sen A, Preethi G, Joseph MM, Maya S, Shiji R, et al. Folic acid-appended galactoxyloglucan-capped iron oxide nanoparticles as a biocompatible nanotheranostic agent for tumor-targeted delivery of doxorubicin. International Journal of Biological Macromolecules. 2021; 168:130-42. [DOI:10.1016/j.ijbiomac.2020.11.205] [PMID]
14.
Arias LS, Pessan JP, Vieira APM, Lima TMTd, Delbem ACB, Monteiro DR. Iron oxide nanoparticles for biomedical applications: A perspective on synthesis, drugs, antimicrobial activity, and toxicity. Antibiotics. 2018; 7(2):46. [DOI:10.3390/antibiotics7020046] [PMID] [PMCID]
15.
Ghazanfari MR, Kashefi M, Shams SF, Jaafari MR. Perspective of Fe
3O
4 nanoparticles role in biomedical applications. Biochemistry research international. 2016; 2016:7840161. [DOI:10.1155/2016/7840161] [PMID] [PMCID]
16.
De Palma R, Peeters S, Van Bael MJ, Van den Rul H, Bonroy K, Laureyn W, et al. Silane ligand exchange to make hydrophobic superparamagnetic nanoparticles water-dispersible. Chemistry of Materials. 2007; 19(7):1821-31. [DOI:10.1021/cm0628000]
17.
Avazzadeh R, Vasheghani-Farahani E, Soleimani M, Amanpour S, Sadeghi M. Synthesis and application of magnetite dextran-spermine nanoparticles in breast cancer hyperthermia. Progress in Biomaterials. 2017; 6(3):75-84. [DOI:10.1007/s40204-017-0068-8] [PMID] [PMCID]
18.
Nguyen DH. Biodegradable gelatin decorated Fe3O4 nanoparticles for paclitaxel delivery. Journal of Science and Technology. 2017; 55(1B):7-12. [DOI:10.15625/2525-2518/55/1B/12085]
19.
Wu CY, Lin CH, Chen YC. Using glucose-bound Fe3O4 magnetic nanoparticles as photothermal agents for targeted hyperthermia of cancer cells. Journal of Nanomedicine & Nanotechnology. 2015; 6(1):1000264. [Link]
20.
Moniri M, Moghaddam AB, Azizi S, Rahim RA, Zuhainis SW, Navaderi M, et al. In vitro molecular study of wound healing using biosynthesized bacteria nanocellulose/silver nanocomposite assisted by bioinformatics databases. International Journal of Nanomedicine. 2018; 13:5097. [DOI:10.2147/IJN.S164573] [PMCID]
21.
Kudr J, Haddad Y, Richtera L, Heger Z, Cernak M, Adam V, et al. Magnetic nanoparticles: from design and synthesis to real world applications. Nanomaterials. 2017; 7(9):243. [DOI:10.3390/nano7090243] [PMID] [PMCID]
22.
Moorthy MS, Oh Y, Bharathiraja S, Manivasagan P, Rajarathinam T, Jang B, et al. Synthesis of amine-polyglycidol functionalised Fe
3O
4@SiO
2 nanocomposites for magnetic hyperthermia, pH-responsive drug delivery, and bioimaging applications. RSC Advances. 2016; 6(111):110444-53. [DOI:10.1039/C6RA23470D]
23.
Uribe Madrid SI, Pal U, Kang YS, Kim J, Kwon H, Kim J. Fabrication of Fe
3O
4@mSiO
2 core-shell composite nanoparticles for drug delivery applications. Nanoscale Research Letters. 2015; 10:217. [DOI:10.1186/s11671-015-0920-5] [PMID] [PMCID]
24.
Song M-M, Xu H-L, Liang J-X, Xiang H-H, Liu R, Shen Y-X. Lactoferrin modified graphene oxide iron oxide nanocomposite for glioma-targeted drug delivery. Materials Science and Engineering: C. 2017; 77:904-11. [DOI:10.1016/j.msec.2017.03.309] [PMID]
25.
Cui X, Dong L, Zhong S, Shi C, Sun Y, Chen P. Sonochemical fabrication of folic acid functionalized multistimuli-responsive magnetic graphene oxide-based nanocapsules for targeted drug delivery. Chemical Engineering Journal. 2017; 326:839-48. [DOI:10.1016/j.cej.2017.06.045]
26.
León Félix L, Sanz B, Sebastián V, Torres T, Sousa MH, Coaquira J, et al. Gold-decorated magnetic nanoparticles design for hyperthermia applications and as a potential platform for their surface-functionalization. Scientific reports. 2019; 9(1):4185. [DOI:10.1038/s41598-019-40769-2] [PMID] [PMCID]
27.
Xu Y, Karmakar A, Wang D, Mahmood MW, Watanabe F, Zhang Y, et al. Multifunctional Fe
3O
4 cored magnetic-quantum dot fluorescent nanocomposites for RF nanohyperthermia of cancer cells. The Journal of Physical Chemistry C. 2010; 114(11):5020-6. [DOI:10.1021/jp9103036]
28.
Lungu II, Grumezescu AM, Volceanov A, Andronescu E. Nanobiomaterials used in cancer therapy: An up-to-date overview. Molecules. 2019; 24(19):3547. [DOI:10.3390/molecules24193547] [PMID] [PMCID]
29.
Ghosh S, More P, Derle A, Kitture R, Kale T, Gorain M, et al. Diosgenin functionalized iron oxide nanoparticles as novel nanomaterial against breast cancer. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2015; 15(12):9464-72. [DOI:10.1166/jnn.2015.11704] [PMID]
30.
Pham XN, Nguyen TP, Pham TN, Tran TTN, Tran TVT. Synthesis and characterization of chitosan-coated magnetite nanoparticles and their application in curcumin drug delivery. Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology. 2016; 7(4):045010. [DOI:10.1088/2043-6262/7/4/045010]
31.
Barahuie F, Dorniani D, Saifullah B, Gothai S, Hussein MZ, Pandurangan AK, et al. Sustained release of anticancer agent phytic acid from its chitosan-coated magnetic nanoparticles for drug-delivery system. International Journal of Nanomedicine. 2017; 12:2361-72. [DOI:10.2147/IJN.S126245] [PMID] [PMCID]
32.
Nosrati H, Sefidi N, Sharafi A, Danafar H, Manjili HK. Bovine Serum Albumin (BSA) coated iron oxide magnetic nanoparticles as biocompatible carriers for curcumin-anticancer drug. Bioorganic Chemistry. 2018; 76:501-9. [DOI:10.1016/j.bioorg.2017.12.033] [PMID]
33.
Essa RH, Mahmood M, Ahmed SH. Evaluation, antioxidant, antimitotic and anticancer activity of iron nanoparticles prepared by using water extract of Vitis vinifera L. leaves. Journal of Advanced Laboratory Research in Biology. 2017; 8(3):67-73. [Link]
34.
Sandhya J, Kalaiselvam S. Biogenic synthesis of magnetic iron oxide nanoparticles using inedible borassus flabellifer seed coat: characterization, antimicrobial, antioxidant activity and in vitro cytotoxicity analysis. Materials Research Express. 2020; 7:015045. [DOI:10.1088/2053-1591/ab6642]
35.
Ramezani Farani M, Azarian M, Heydari Sheikh Hossein H, Abdolvahabi Z, Mohammadi Abgarmi Z, Moradi A, et al. Folic acid-adorned curcumin-loaded iron oxide nanoparticles for cervical cancer. ACS Applied Bio Materials. 2022; 5(3):1305-18. [DOI:10.1021/acsabm.1c01311] [PMID] [PMCID]
36.
Hergt R, Dutz S, Röder M. Effects of size distribution on hysteresis losses of magnetic nanoparticles for hyperthermia. Journal of Physics. Condensed Matter. 2008; 20(38):385214. [DOI:10.1088/0953-8984/20/38/385214] [PMID]
37.
Balivada S, Rachakatla RS, Wang H, Samarakoon TN, Dani RK, Pyle M, et al. A/C magnetic hyperthermia of melanoma mediated by iron (0)/iron oxide core/shell magnetic nanoparticles: A mouse study. BMC Cancer. 2010; 10:119. [DOI:10.1186/1471-2407-10-119] [PMID] [PMCID]
38.
Yanase M, Shinkai M, Honda H, Wakabayashi T, Yoshida J, Kobayashi T. Intracellular hyperthermia for cancer using magnetite cationic liposomes: An in vivo study. Japanese Journal of Cancer Research. 1998; 89(4):463-9. [DOI:10.1111/j.1349-7006.1998.tb00586.x] [PMID] [PMCID]
39.
Nam NH, Doan DH, Nhung HTM, Quang BT, Nam PH, Thong PQ, et al. Folate attached, curcumin loaded Fe
3O
4 nanoparticles: A novel multifunctional drug delivery system for cancer treatment. Materials Chemistry and Physics. 2016; 172:98-104. [DOI:10.1016/j.matchemphys.2015.12.065]
40.
Ramirez-Nuñez A, Jimenez-Garcia L, Goya G, Sanz B, Santoyo-Salazar J. In vitro magnetic hyperthermia using polyphenol-coated Fe
3O
4@γFe
2O
3 nanoparticles from Cinnamomun verum and Vanilla planifolia: the concert of green synthesis and therapeutic possibilities. Nanotechnology. 2018; 29(7):074001. [DOI:10.1088/1361-6528/aaa2c1] [PMID]
41.
Yin Y, Cui L, Yan F, Zhang Z, Li W, Wang L. Epigallocatechin gallate based magnetic gold nanoshells nanoplatform for cancer theranostic applications. Journal of Materials Chemistry B. 2017; 5(3):454-63. [DOI:10.1039/C6TB02408D] [PMID]
42.
Yarjanli Z, Ghaedi K, Esmaeili A, Rahgozar S, Zarrabi A. Iron oxide nanoparticles may damage to the neural tissue through iron accumulation, oxidative stress, and protein aggregation. BMC Neuroscience. 2017; 18(1):51. [DOI:10.1186/s12868-017-0369-9] [PMID] [PMCID]
43.
Niu X, Chen J, Gao J. Nanocarriers as a powerful vehicle to overcome blood-brain barrier in treating neurodegenerative diseases: Focus on recent advances. Asian Journal of Pharmaceutical Sciences. 2019; 14(5):480-96. [DOI:10.1016/j.ajps.2018.09.005] [PMID] [PMCID]
44.
Alangari A, Alqahtani MS, Mateen A, Kalam MA, Alshememry A, Ali R, et al. Iron oxide nanoparticles: preparation, characterization, and assessment of antimicrobial and anticancer activity. Adsorption Science & Technology. 2022; 2022:1562051. [DOI:10.1155/2022/1562051]
45.
Ghorbani M, Bigdeli B, Jalili-Baleh L, Baharifar H, Akrami M, Dehghani S, et al. Curcumin-lipoic acid conjugate as a promising anticancer agent on the surface of goldiron oxide nanocomposites: A pH-sensitive targeted drug delivery system for brain cancer theranostics. European Journal of Pharmaceutical Sciences. 2018; 114:175-88. [DOI:10.1016/j.ejps.2017.12.008] [PMID]
46.
Ruan L, Li H, Zhang J, Zhou M, Huang H, Dong J, et al. Chemical transformation and cytotoxicity of iron oxide nanoparticles (IONPs) accumulated in mitochondria. Talanta. 2022; 251:123770. [DOI:10.1016/j.talanta.2022.123770] [PMID]
47.
Luo S, Liu Y, Rao H, Wang Y, Wang X. Fluorescence and magnetic nanocomposite Fe
3O
4@SiO
2@ Au MNPs as peroxidase mimetics for glucose detection. Analytical Biochemistry. 2017; 538:26-33. [DOI:10.1016/j.ab.2017.09.006] [PMID]
48.
Jiao L, He X, Wang L, Zhang L, Ma Y. Preparation of Fe3O4 and their modification. Guangdong Chemical Industry. 2016; 43:127-8. [Link]
49.
Sathishkumar G, Logeshwaran V, Sarathbabu S, Jha PK, Jeyaraj M, Rajkuberan C, et al. Green synthesis of magnetic Fe
3O
4 nanoparticles using Couroupita guianensis Aubl. fruit extract for their antibacterial and cytotoxicity activities. Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology. 2018; 46(3):589-98. [DOI:10.1080/21691401.2017.1332635] [PMID]