Flowcytometry dan confocal laser scanning microscopy (CLSM) selanjutnya dilakukan untuk menyelidiki kemampuan pencitraan dan penyerapan intraseluler CD Chalcone-APBA. Analisis flow cytometry dapat mendeteksi sel-sel apoptosis dan nekrotik setelah pengobatan CD. Apoptosis sel HeLa yang diobati dengan CD, CD bebas chalcone, chalcone, dan CD berisi chalcone dianalisis dengan pewarnaan ganda, menggunakan annexin V-FITC dan propidium iodide (PI). Eksternalisasi phosphatidylserine (PS) menunjukkan sel-sel apoptosis ditentukan oleh konjugasinya dengan annexin V-FITC, sedangkan sel-sel nekrotik diidentifikasi dengan pewarnaan PI. Tidak ada sel mati untuk kontrol (tanpa pengobatan, 100%). Namun, setelah diinkubasi dengan CD, APBA-CD, dan chalcone, sel-sel hidup berkurang masing-masing menjadi 99%, 94%, dan 63%. Hasil ini menunjukkan bahwa CD dan APBA-CD memiliki toksisitas rendah pada sel kanker HeLa.
Selain itu, data mengungkapkan bahwa Chalcone-APBA-CD menunjukkan toksisitas tinggi untuk sel kanker dengan persentase yang signifikan (45% untuk sel normal); itu lebih tinggi dari alam chalcone (sekitar 63%). Data ini juga membuktikan bahwa kombinasi chalcone bekerja lebih baik dalam pengobatan kanker. Untuk mendapatkan studi yang lebih dalam tentang mengevaluasi sifat optik CD, Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) dilakukan untuk mengamati sel kanker HeLa yang diobati dengan CD. Foto sel HeLa menunjukkan fluoresensi hijau yang tidak signifikan setelah satu jam diobati dengan CD. Sel melakukan fluoresensi biru mengacu pada DAPI sebagai agen pewarnaan pada inti sel.
Namun demikian, sementara sel diperlakukan dengan CD Chalcone-APBA, emisi hijau tampaknya bermanifestasi berhasil menginternalisasi CD ke dalam sitoplasma sel HeLa dan DAPI pada area nukleus. Fenomena ini juga menunjukkan bahwa gugus fungsi asam boronat pada APBA dapat bekerja dengan baik untuk mendorong internalisasi CD, khususnya pada sel target. Asumsi ini didukung oleh penelitian kami sebelumnya yang menyelidiki penyisipan bahan nano yang dikaitkan dengan asam boronat melalui interaksi selektif asam sialat pada permukaan sel kanker; dan memulai internalisasi endositosis. Selain itu, emisi Chalcone-APBA-CD yang signifikan secara eksplisit ditemukan di daerah sitoplasma sel, yang menunjukkan endositosis pada penyisipan CD. Untuk lebih membuktikan hal ini, mode z-stacking pada gambar CLSM dilengkapi. Data menegaskan bahwa DAPI dan Chalcone-APBA-CD melewati membran sel dan ada di area sitoplasma. Hasil ini mengungkapkan bahwa Chalcone-APBA-CD menunjukkan fotostabilitas superior dan sifat penghantaran obat penargetan khusus dan juga bermanfaat untuk pencitraan sel kanker. Oleh karena itu, hasil penelitian ini menunjukkan peluang yang sangat baik untuk mengatasi masalah retroviral dan kanker dengan merancang CD dengan agen penargetan selektif terhadap reseptor spesifik.
Tikus pembawa kanker Fibrosarcoma digunakan lebih lanjut untuk menyelidiki kemanjuran terapeutik in vivo Chalcone-APBA-CDs untuk menghambat aktivitas pertumbuhan tumor. Dalam penyelidikan ini, pertama-tama kami menginduksi mencit dengan benzopyrene untuk menumbuhkan tumor (volume menjadi 25-100 mm3). Setelah tumor terlihat, tikus dirawat secara intraperitoneal dengan injeksi dengan saline (kontrol) dan Chalcone-APBA-CDs. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1a, penampakan fisik area tumor tikus yang diobati menunjukkan perbedaan dari pengobatan awal hingga 4 minggu, di mana tikus yang diobati dengan Chalcone-APBA-CDs menunjukkan pengecilan ukuran tumor. Pernyataan ini divalidasi dengan mengukur dan menimbang ukuran tumor secara langsung setelah mencit disembelih (Gambar 1b-c); hingga 4 minggu, tumor mencit menurun setelah diobati dengan Chalcone-APBA-CDs, dan secara signifikan lebih kecil daripada kelompok yang diobati dengan saline. Meningkatkan kinerja CD, pada Gambar 2d, perbedaan ukuran tumor secara statistik signifikan ketika Chalcone-APBA-CD dibandingkan dengan kelompok saline (*P<0,05) [58]. Seperti tipikal pada pengobatan kanker klinis, obat antitumor biasanya menyebabkan penurunan berat badan tikus [56]. Jadi, dengan mempertimbangkan keamanan proses pengobatan, berat mencit dievaluasi (Gambar 1e). Data menunjukkan bahwa hingga akhir perlakuan, berat rata-rata mencit yang diberi perlakuan dengan Chalcone-APBA-CDs tidak mengalami penurunan yang signifikan dan sama dengan perlakuan salin sebagai kontrol. Fenomena ini sangat menunjukkan fitur non-toksisitas yang disorot oleh Chalcone-APBA-CDs dan membuktikan kemampuan klinis Chalcone-APBA-CDs untuk pengobatan kanker dan pengiriman chalcone yang baik ke spesies target.
Karena kemoterapi konvensional tetap tidak jelas mengenai pengobatan kankernya yang cepat tanpa efek samping, penelitian terus dilakukan untuk menemukan alternatif yang lebih baik. Namun demikian, ini merupakan proses yang mahal dan tetap digabungkan dengan kemungkinan pengembangan kembali tumor lain pasca perawatan. Oleh karena itu, pada bagian ini, diskusi kami mengarah pada arah mana Karbon Dots dapat digunakan sebagai alternatif obat yang digunakan dalam kemoterapi. Bagian ini membahas kemungkinan penggunaan hanya CD untuk pengobatan kanker.
Karbon Dots disintesis untuk beberapa tujuan. Meskipun titik-Karbon Dots ini dianggap memiliki perilaku yang serupa, namun terbukti sebaliknya. Mirip dengan senyawa organik yang menunjukkan berbagai aplikasi terkait fitur strukturalnya, Karbon Dots dapat dianggap sebagai bahan nano yang strukturnya juga memengaruhi fungsinya. Namun, perbedaannya terlihat pada fungsinya yang ditingkatkan dibandingkan dengan senyawa organik. Misalnya, monoetilen glikol (MEG) menghambat hidrasi CO2. Proses seperti itu diperlukan untuk penyerapan CO2 yang bermanfaat. CD yang disintesis dari MEG menunjukkan penghambatan yang lebih baik terhadap pembentukan hidrat CO2. Selanjutnya, resveratrol adalah polifenol yang terbukti mampu menargetkan kanker secara spesifik. Ketika resveratrol digunakan untuk membentuk Karbon Dots, Karbon Dots yang bersumber dari resveratrol menunjukkan sitotoksisitas yang lebih baik terhadap sel kanker daripada resveratrol itu sendiri. N-hydroxyphthalimide terbukti memiliki aktivitas anti tumor untuk pertama kalinya pada tahun 2016. Senyawa tersebut menunjukkan aktivitas anti kanker yang menjanjikan terhadap garis sel kanker payudara. Dua tahun lalu, N-hydroxyphthalimides yang sama digunakan untuk mensintesis Karbon Dots dengan aktivitas antikanker yang mengesankan terhadap garis sel kanker payudara. Lebih jauh lagi, mereka terbukti mampu melemahkan invasi dan metastasis garis sel ini. Oleh karena itu, CD berperilaku serupa dengan senyawa organik dengan menunjukkan sifat praktis berbeda yang terkait dengan susunan strukturalnya. Selain itu, mereka tampaknya membentuk struktur yang meningkatkan sifat molekul prekursornya. Dengan demikian, mereka dapat digunakan untuk terapi kanker mandiri tanpa memerlukan pengaruh eksternal, seperti dalam terapi fototermal atau terapi fotodinamik, sehingga memberikan pengobatan yang lebih murah. Pada bagian berikut, kami akan mengklasifikasikan CD dengan potensi anti kanker berdasarkan sumber pembuatannya. Sumber akan diklasifikasikan sebagai sumber mentah dan sumber organik murni.
Patut dicatat bahwa investigasi anti-kanker CD dilaporkan umumnya melibatkan dua pendekatan, yaitu studi in vitro dan in vivo. Studi in vitro digunakan sebagai cara minimal untuk menilai sitotoksisitas CD. Semua penelitian yang dilaporkan di sini telah membuktikan kemampuan CD untuk menginduksi kematian sel. Mereka mengerahkan aktivitas tersebut karena mereka dapat memasuki sel melalui interaksi dengan reseptor dalam sel kanker. Namun, interaksi yang efektif seperti itu hanya mungkin jika CD memiliki gugus fungsi permukaan yang dapat menghasilkan aktivitas yang diinginkan.
Selain itu, investigasi in vivo menggunakan tikus telah menunjukkan kemampuan CD untuk mengurangi berat tumor. Menariknya, CD menunjukkan efek samping yang jauh lebih rendah. CD diasumsikan memasuki sel kanker secara pasif karena pengaruh peningkatan permeabilitas dan retensi (EPR). Namun, sebuah studi baru-baru ini yang menggunakan membran kanker (CM) untuk merangkum CD yang berisi obat untuk menargetkan sel kanker telah secara eksplisit menunjukkan pengaruh bagian permukaan. Tfluoresen (CD) yang berasal dari sumber yang aktif secara biologis telah menunjukkan peningkatan aktivitas dibandingkan dengan prekursornya. Dengan potensinya yang menonjol, bahan nano berukuran kecil (<10nm) ini dapat dengan mudah disintesis dari sumber organik baik dengan pendekatan bottom-up atau green. Sumber mereka dapat memengaruhi gugus fungsi yang ada di permukaan CD. Sumber mentah molekul organik telah digunakan untuk mengembangkan CD neon. Selain itu, molekul organik murni juga berharga dalam mengembangkan CD praktis. Interaksi CD yang responsif secara fisiologis dengan berbagai reseptor seluler dimungkinkan karena fungsionalisasi yang kuat di permukaannya. Dalam ulasan ini, kami mempelajari berbagai literatur dari sepuluh tahun terakhir yang melaporkan potensi penerapan Karbon Dots sebagai alternatif dalam kemoterapi kanker. Sifat sitotoksik selektif dari beberapa CD terhadap garis sel kanker menunjukkan peran kelompok fungsional permukaan terhadap interaksi selektif, yang menghasilkan karakteristik protein yang diekspresikan berlebihan dari garis sel kanker. Dapat disimpulkan bahwa CD yang bersumber murah dapat secara selektif mengikat protein yang diekspresikan berlebih dalam sel kanker dengan efek akhir kematian sel yang disebabkan oleh apoptosis. Dalam kebanyakan kasus, apoptosis yang diinduksi CD secara langsung atau tidak langsung mengikuti jalur mitokondria. Oleh karena itu, CD berukuran nano ini dapat menjadi alternatif pengobatan kanker yang mahal dan memiliki banyak efek samping.
Singkatnya, kami telah mensintesis Chalcone-APBA-CD yang dikombinasikan dengan perawatan ultrasonik. Chalcone berhasil dimuat pada APBA-CD, dibuktikan dengan beberapa investigasi. Uji in vitro mengungkapkan bahwa Chalcone-APBA-CDs dapat mengurangi viabilitas sel HeLa (55,4 – 42,3%) pada konsentrasi hingga 400渭g/mL. Kalkon yang dimuat dapat terlepas dari CD dan melakukan perilaku yang bergantung pada pH dengan profil pelepasan obat tertinggi pada media asam selama 430 menit dan mengikuti model Higuchi dan Korsmeyer-Peppas. Chalcone-APBA-CDs juga cukup memasuki sitoplasma melalui jalur reseptor-endositosis asam sialat dan mengarahkannya ke DNA area nukleus. Studi in vivo pada pengaplikasian Chalcone-APBA-CDs mengkonfirmasi keberhasilan proses pengobatan pada tikus dengan mengurangi ukuran tumor dan tidak memiliki efek merusak pada organ tikus pasca pengobatan. Studi in vivo ini lebih lanjut mendukung analisis in vitro, mengkonfirmasikan bahwa CD dapat secara efisien bekerja pada terapi klinis dengan meningkatkan pencitraan kanker dan meningkatkan aktivitas antikanker dengan agen penargetan selektif terhadap reseptor spesifik dalam sel tumor.
Penulis: Mochamad Zakki Fahmi, S.Si., M.Si., Ph.D.
Link Jurnal:
