Carbon nanoparticles as transporters of melittin to glioma grade IV U87 cells in in vitro model

Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW
Animal Science No 56 (1), 2017: 23–32
(Ann. Warsaw Univ. of Life Sci. – SGGW, Anim. Sci. 56 (1), 2017)
DOI 10.22630/AAS.2017.56.1.3

Carbon nanoparticles as transporters of melittin to glioma grade IV U87 cells in in vitro model

PAULINA BINIECKA, SŁAWOMIR JAWORSKI , ŻANETA BUGAJSKA , KAROLINA DANILUK
Division of Nanobiotechnology, Department of Animal Nutrition and Biotechnology, Faculty of Animal Science, Warsaw University of Life Sciences – SGGW

Abstract: Carbon nanoparticles as transporters of melittin to glioma cells in in vitro model.Substances derived from nature have natural cytotoxic properties, melittin, the main component of bee venom is one of them. It has the ability to destroy any lipid bilayer, therefore to be used in a cancer treatment it needs to be targeted. The aim is to create the drug delivery system, which would efficiently deliver the active substance to glioma cells. Carbon nanoparticles are considered to be a good agent in biomedical applications, due to their biocompatibility and small sizes. In this study five types of nanoparticles were used: pristine graphene (GN), nanographene oxide (nGO), graphite (G), nanodiamond (UDD) and hierarchical nanoporous carbons (HNCs) to target the melittin to cancer cells. The visualization of the drug delivery complexes of melittin and nanoparticles was done with transmission electron microscopy, the influence of the complexes on cell morphology and structure was pictured with scanning electron microscope. Moreover, in order to check the viability of the cells treated with melittin and the complexes of melittin and nanoparticles the PrestoBlueTM assay was done, also to specify the way of the cell death the annexin V/PI assay was carried out. The results indicate that various nanoparticles behave differently in a complex with melittin. The UDD, GN and nGO nanoparticles resulted in higher mortality than the melittin itself. Creating and applying such complexes of melittin with nanoparticles in glioma cancer treatment may be a promising solution in the therapy.

Key words: cancer, brain tumor, nanoparticles, natural substances, drug delivery

Streszczenie: Nanocząstki węglowe jako transportery melityny do komórek glejaka IV stopnia linii U87. Melityna jest jedną z naturalnie występujących substancji w przyrodzie, jest składnikiem jadu pszczelego. Jest cytotoksyczna i ma silne właściwości lityczne, które niszczą każdą błonę komórkową, co może mieć zastosowanie w zwalczaniu komórek nowotworowych, jednak aby można było ją stosować w leczeniu, wymaga dodatkowego składnika, który pokierowałby ją w odpowiednie miejsce. Celem jest stworzenie systemu kontrolowanego dostarczania leków, z wykorzystaniem nanocząstek węglowych, które mają małe rozmiary oraz są uważane za biokompatybilne. W badaniach użyto pięciu rodzajów nanocząstek: grafenu, nanotlenku grafenu, nanodiamentu, grafitu oraz hierarchicznych nanoporowatych nanocząstek. Do wizualizacji powstałego kompleksu nanocząstek z melityną użyto elektronowego mikroskopu transmisyjnego, a do sprawdzenia wpływu melityny oraz jej kompleksu z nanocząstkami na morfologię oraz strukturę komórek użyto elektronowego mikroskopu skaningowego. W celu sprawdzenia żywotności komórek poddanych działaniu melityny oraz jej kompleksów z nanocząstkami wykonano test PrestoBlueTM, a w celu specyfikacji drogi śmierci komórek test z jodkiem propidyny i aneksyną V. Wyniki wskazują, że różne rodzaje nanocząstek węglowych mogą w inny sposób oddziaływać z melityną. Kompleksy melityny z nanodiamentem, grafenem oraz nanotlenkiem grafenu spowodowały większą śmiertelność komórek niż sama melityna. Tworzenie oraz zastosowanie w praktyce kompleksów melityny z nanocząstkami węglowymi może skutkować efektywniejszym leczeniem glejaka.

Słowa kluczowe: nowotwory mózgu, nanocząstki, melityna, system kontrolowanego dostarczania leków.

Please use the following format to cite the selected article:
BINIECKA P., JAWORSKI S., BUGAJSKA Ż., DANILUK K. Carbon nanoparticles as transporters of melittin to glioma grade IV U87 cells in in vitro model. Ann. Warsaw Univ. of Life Sci. – SGGW, Anim. Sci. 56 (1), 2017:23-32

Authors’ address:

Paulina Biniecka
Zakład Nanobiotechnologii
Katedra Żywienia i Biotechnologii Zwierząt
Wydział Nauk o Zwierzętach SGGW
ul. Ciszewskiego 8