Hedeflenen Metal Organik Taşıyıcılarla NIRF Heptametin Siyanin Boyasının Kapsüllenmesi: Terapötik Bir Nanoplatform Olarak Fotodinamik Terapi Potansiyelinin Araştırılması

Abstract

Meme kanseri, dünya genelinde kadınlar arasında en sık görülen kötü huylu tümör olmaya devam etmektedir ve bu durum, geleneksel yöntemlerin ötesinde yenilikçi tedavi stratejilerine olan ihtiyacı ortaya koymaktadır. Fotodinamik terapi, reaktif oksijen türleri aracılı tümör hücresi ölümünü indüklemek için ışıkla aktive olan fotosensitizörlerden yararlanan invaziv olmayan bir yaklaşım sunmaktadır. Yakın kızılötesi floresan heptametin siyanin boyası olan IR783, tümör seçici tutulumu ve pro-apoptotik etkileri nedeniyle kanser tedavisinde teranostik bir ajan olarak umut vaat etmektedir. Ancak klinik potansiyeli, zayıf stabilitesi, polar ortamlarda hızlı ayrışması, düşük kuantum verimi ve optimum olmayan tümör birikimi nedeniyle engellenmektedir. Bu çalışmada, boyanın iletimini ve fotodinamik performansını artırmak için IR783'ü metal-organik çerçeve olan ZIF-8 ve UiO-66'ya kapsüllenme çalışması yapıldı ve ZIF-8'in daha ideal bir hedefleme molekülü olabilmesi için polietilen glikol-folik asit ile yüzey modifikasyonu yapılarak çok işlevli nanoplatformlar geliştirildi. IR783, ZIF-8, IR783@ZIF-8, PEG-FA/IR783@ZIF-8, UiO-66 ve IR783@UiO-66'nın, meme kanseri hücre hatları (MCF-7, MDA-MB-231) ve normal meme epitel hücreleri (MCF-10A) üzerindeki sitotoksik ve fototoksik etkilerini değerlendirmek için in vitro deneyler yürütüldü. Değişen ışık yoğunluklarında LED ışınlaması altında sonuçlar elde edildi. Sonuçlar, nanoplatformların normal hücreleri korurken doz ve ışığa bağlı olarak kanser hücresi canlılığını önemli ölçüde azalttığını gösterdi. Bu çalışma, PEG-FA yüzey modifikasyonunun etkisini göstererek ve ZIF-8 ve UiO-66'nın IR783 aracılı PDT'yi geliştirmek için umut verici nanotaşıyıcılar olma potansiyelini vurgulayarak, hedefli ve etkili meme kanseri tedavisi için sinerjik bir strateji sunmaktadır.

Breast cancer (BC) remains the most common malignancy among women worldwide, highlighting the need for innovative treatment strategies beyond traditional methods. Photodynamic therapy (PDT) offers a non-invasive approach that utilizes light-activated photosensitizers to induce reactive oxygen species (ROS)-mediated tumor cell death. IR783, a near-infrared fluorescence (NIRF) heptamethine cyanine dye, holds promise as a theranostic agent in cancer treatment due to its tumor-selective retention and pro-apoptotic effects. However, its clinical potential is hampered by its poor stability, rapid degradation in polar environments, low quantum yield, and suboptimal tumor accumulation. In this study, IR783 was encapsulated into metal-organic frameworks (MOFs) ZIF-8 and UiO-66 to improve dye delivery and photodynamic performance. Furthermore, surface modification of ZIF-8 with polyethylene glycol-folic acid (PEG-FA) was performed to develop multifunctional nanoplatforms to make it a more ideal targeting molecule. In vitro experiments were conducted to evaluate the cytotoxic and phototoxic effects of IR783, ZIF-8, IR783@ZIF-8, PEG-FA/IR783@ZIF-8, UiO-66, and IR783@UiO-66 on breast cancer cell lines (MCF-7, MDA-MB-231) and normal breast epithelial cells (MCF-10A). The results were obtained under LED irradiation at varying light intensities. The results showed that the nanoplatforms significantly reduced cancer cell viability in a dose- and light-dependent manner while sparing normal cells. This study provides a synergistic strategy for targeted and effective BC treatment by demonstrating the effect of PEG-FA surface modification and highlighting the potential of ZIF-8 and UiO-66 as promising nanocarriers to enhance IR783-mediated PDT.