RU2339414C1 - Method for suppression of tumours growth - Google Patents
Method for suppression of tumours growth Download PDFInfo
- Publication number
- RU2339414C1 RU2339414C1 RU2007110973/14A RU2007110973A RU2339414C1 RU 2339414 C1 RU2339414 C1 RU 2339414C1 RU 2007110973/14 A RU2007110973/14 A RU 2007110973/14A RU 2007110973 A RU2007110973 A RU 2007110973A RU 2339414 C1 RU2339414 C1 RU 2339414C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nanoparticles
- dose
- irradiation
- energy density
- tumor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к медицине, а именно к онкологии, и может быть использовано при лечении злокачественных опухолей.The present invention relates to medicine, namely to oncology, and can be used in the treatment of malignant tumors.
Известен способ индукции гибели клеток in vitro путем введения в них наночастиц (НЧ) золота с последующим облучением лазерными импульсами (С.М.Pitsillides, Е.K.Joe, X.Wei, R.R.Anderson, and C.P.Lin, Selective Cell Targeting with Light-Absorbing Microparticles and Nanoparticles, Biophysical Journal, 84, 4023-4032, 2003; V.P.Zharov, Е.N.Galitovskaya, C.Johnson, and T.Kelly. Synergistic Enhancement of Selective Nanophotothermolysis with Gold Nanoclusters: Potential for Cancer Therapy, Lasers in Surgery and Medicine 37, 219-226, 2005; V.P.Zharov, К.Е.Mercer, Е.N.Galitovskaya, and М.S.Smeltzery. Photothermal Nanotherapeutics and Nanodiagnostics for Selective Killing of Bacteria Targeted with Gold Nanoparticles, Biophysical Journal, 90, 619-627, 2006). Однако эксперименты по эффективности НЧ золота in vitro не были подтверждены в экспериментах in vivo, которые ближе к клиническому применению.A known method of inducing cell death in vitro by introducing gold nanoparticles (NPs) into them followed by irradiation with laser pulses (C. M. Pitsillides, E.K. Joe, X. Wei, RRAnderson, and CPLin, Selective Cell Targeting with Light Absorbing Microparticles and Nanoparticles, Biophysical Journal, 84, 4023-4032, 2003; VP Zharov, E.N. Galitovskaya, C. Johnson, and T. Kelly. Synergistic Enhancement of Selective Nanophotothermolysis with Gold Nanoclusters: Potential for Cancer Therapy, Lasers in Surgery and Medicine 37, 219-226, 2005; VPZharov, K.E. Mercer, E.N. Galitovskaya, and M.S.Smeltzery. Photothermal Nanotherapeutics and Nanodiagnostics for Selective Killing of Bacteria Targeted with Gold Nanoparticles, Biophysical Journal , 90, 619-627, 2006). However, experiments on the effectiveness of gold NPs in vitro have not been confirmed in in vivo experiments, which are closer to clinical use.
Идея метода в экспериментах in vivo заключается в следующем. Животному вводятся внутривенно НЧ, обладающие интенсивным поглощением в красной или ближней инфракрасной области спектра (в области длин волн 0,6-1,2 мкм, в так называемом «терапевтическом окне прозрачности биоткани»). Затем опухоль облучается мощными лазерными импульсами с длиной волны в области интенсивного поглощения НЧ. Под действием каждого лазерного импульса происходят «микровзрывы» НЧ, приводящие к повреждению окружающих структур биоткани и последующей гибели опухолевых клеток. Эффективность воздействия определяется дозой введенных НЧ, плотностью энергии лазерного импульса и суммарной плотностью энергии. При прочих равных условиях большое значение имеет коэффициент поглощения введенных НЧ на длине волны облучения, поскольку от него зависит поглощаемая каждой частицей энергия лазерного импульса (энергия микровзрыва) и, следовательно, величина производимых им разрушений.The idea of the method in in vivo experiments is as follows. NPs are introduced intravenously to the animal, which have intensive absorption in the red or near infrared region of the spectrum (in the wavelength range of 0.6-1.2 μm, in the so-called “therapeutic window of biological tissue transparency”). Then the tumor is irradiated with powerful laser pulses with a wavelength in the region of intense absorption of NPs. Under the action of each laser pulse, “microexplosions” of NPs occur, leading to damage to the surrounding structures of the biological tissue and subsequent death of tumor cells. The effectiveness of the impact is determined by the dose of the introduced low frequencies, the energy density of the laser pulse and the total energy density. Other things being equal, the absorption coefficient of the introduced NPs at the irradiation wavelength is of great importance, since the energy of the laser pulse absorbed by each particle (microexplosion energy) and, consequently, the amount of damage produced by it depends on it.
Наиболее близким к предлагаемому решению является способ подавления роста опухолей в эксперименте на животных (мыши) путем внутривенного введения НЧ углерода в дозе 30 мг/кг с последующим облучением опухоли лазерными импульсами в спектральной области поглощения НЧ с плотностью энергии в импульсе 3 Дж/см2 и суммарной плотностью энергии 180 Дж/см2 (B.Ya.Kogan, R.I.Yakubovskaya, A.A.Pankratov, T.N.Andreeva, L.D.Kvacheva, A.A.Titov, V.A.Puchnova, R.A.Feysulova, G.N.Vorozhtsov, Laser heating of sulphuretted carbon Danoparticles inhibits tumor growth. Technical Proc., NSTI Nanotech 2006, Boston, 2006, Vol.2, Chapter 1, p.71-74). Максимальные значения торможения роста опухоли (ТРО) для карциномы С-26 и саркомы S-37 достигали 70-75%.Closest to the proposed solution is a method of suppressing tumor growth in an experiment on animals (mice) by intravenous administration of carbon nanoparticles at a dose of 30 mg / kg, followed by irradiation of the tumor with laser pulses in the spectral region of absorption of nanoparticles with an energy density of 3 J / cm 2 and total energy density of 180 J / cm 2 (B.Ya. Kogan, RIYakubovskaya, AAPankratov, TNAndreeva, LDKvacheva, AATitov, VAPuchnova, RAFeysulova, GNVorozhtsov, Laser heating of sulphuretted carbon Danoparticles inhibits tumor growth. Technical Proc., 2006, NSTI Nanostonote tumors tumor growth. Technical Proc., 2006 , 2006, Vol. 2, Chapter 1, p. 71-74). The maximum tumor growth inhibition (TPO) for S-26 carcinoma and S-37 sarcoma reached 70-75%.
Недостатком данного метода является его невысокая эффективность, т.к. при довольно высокой плотности энергии в импульсе (3 Дж/см2) и суммарной плотности энергии (180 Дж/см2) ТРО составляет лишь 70-75%.The disadvantage of this method is its low efficiency, because with a rather high energy density per pulse (3 J / cm 2 ) and a total energy density (180 J / cm 2 ) SRW is only 70-75%.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности данного метода, т.е. достижение таких же или более высоких значений ТРО при более низких плотностях энергии облучения. Поставленная задача решается путем внутривенного введения НЧ фталоцианинов с последующим облучением опухоли лазерными импульсами в области поглощения НЧ. Доза наночастиц выбирается не ниже 5 мг/кг веса (при дальнейшем снижении дозы существенно падает эффективность метода) и не выше максимально переносимой дозы (МПД). Плотность энергии импульса выбирается не ниже 0,1 Дж/см2 (при дальнейшем снижении существенно падает эффективность метода). Верхний предел плотности энергии импульса связан с возможностями применяющегося лазера. Суммарная плотность энергии ограничена сверху допустимой длительностью сеанса облучения, а снизу - величиной 10 Дж/см2 (при дальнейшем снижении существенно падает эффективность метода).The objective of the present invention is to increase the effectiveness of this method, i.e. achieving the same or higher values of SRW at lower radiation energy densities. The problem is solved by intravenous administration of NPs of phthalocyanines, followed by irradiation of the tumor with laser pulses in the region of absorption of NPs. The dose of nanoparticles is chosen not lower than 5 mg / kg body weight (with a further decrease in dose, the effectiveness of the method significantly decreases) and not higher than the maximum tolerated dose (MTD). The pulse energy density is chosen not lower than 0.1 J / cm 2 (with a further decrease, the efficiency of the method significantly decreases). The upper limit of the pulse energy density is related to the capabilities of the laser used. The total energy density is limited above by the permissible duration of the irradiation session, and below by a value of 10 J / cm 2 (with a further decrease, the efficiency of the method significantly decreases).
Исследования проводили на мышах с перевиваемыми солидными опухолями различного гистогенеза. В качестве термосенсибилизаторов использовали НЧ на основе различных фталоцианинов. НЧ вводили внутривенно в дозах от МПД (максимально переносимая доза) и ниже. Затем опухоль облучали импульсами лазера с модуляцией добротности на рубине. Плотность энергии в импульсе была не ниже 0,1 Дж/см2, суммарная плотность энергии - не ниже 10 Дж/см2. Оценку противоопухолевого эффекта осуществляли по торможению роста опухоли (ТРО, %), которое рассчитывали по формуле: ТРО (%)=[(РОконтроль-РОопыт)/РОконтроль]×100,Studies were performed on mice with transplantable solid tumors of various histogenesis. As thermosensitizers, NPs based on various phthalocyanines were used. LF was administered intravenously in doses from MTD (maximum tolerated dose) and below. Then the tumor was irradiated with Q-switched laser pulses on a ruby. The energy density in the pulse was not lower than 0.1 J / cm 2 , the total energy density was not lower than 10 J / cm 2 . Evaluation of the antitumor effect was carried out by inhibition of tumor growth (TPO,%), which was calculated by the formula: TPO (%) = [(RO control -RO experience ) / RO control ] × 100,
где РОконтроль - размер опухоли в контрольной группе; РОопыт - размер опухоли в опытной группе.where RO control is the size of the tumor in the control group; RO experience - the size of the tumor in the experimental group.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1. НЧ фталоцианина алюминия (AlPc) в качестве термосенсибилизатора.Example 1. Low-level aluminum phthalocyanine (AlPc) as a thermosensitizer.
Исследования проводили на мышах с карциномой С-26. Данные, характеризующие противоопухолевую эффективность метода с НЧ AlPc, представлены в таблице 1. Как видно из таблицы 1, облучение опухолевого узла импульсным лазерным излучением после предварительного введения термосенсибилизатора в дозах от 30 мг/кг (близкая к МПД) до 7,5 мг/кг приводило к торможению роста опухоли до 90% при значительно меньшей плотности энергии облучения, чем в прототипе. Введение НЧ фталоцианина алюминия в исследованных дозах без облучения, а также облучение без введения наночастиц не оказывали существенного влияния на рост опухоли (ТРО не превысило 15%).Studies were performed on mice with C-26 carcinoma. The data characterizing the antitumor efficacy of the AlPc NP method are presented in Table 1. As can be seen from Table 1, irradiation of the tumor site with pulsed laser radiation after preliminary administration of a thermosensitizer in doses from 30 mg / kg (close to MPD) to 7.5 mg / kg led to inhibition of tumor growth up to 90% with a significantly lower radiation energy density than in the prototype. The introduction of NP phthalocyanine aluminum in the studied doses without irradiation, as well as irradiation without the introduction of nanoparticles did not significantly affect tumor growth (TPO did not exceed 15%).
Противоопухолевая эффективность метода с наночастицами фталоцианина алюминия у мышей с карциномой С-26Table 1
Antitumor efficacy of the method with aluminum phthalocyanine nanoparticles in mice with C-26 carcinoma
Пример 2. НЧ фталоцианина меди (CuPc) в качестве термосенсибилизатора.Example 2. Lp of copper phthalocyanine (CuPc) as a thermosensitizer.
Исследования проводили на мышах с саркомой S-37. Данные, характеризующие противоопухолевую эффективность метода с НЧ CuPc, представлены в таблице 2.Studies were performed on mice with S-37 sarcoma. The data characterizing the antitumor efficacy of the method with CuPc NPs are presented in table 2.
Противоопухолевая эффективность метода с наночастицами фталоцианина меди у мышей с саркомой S-37table 2
Antitumor efficacy of the method with copper phthalocyanine nanoparticles in mice with S-37 sarcoma
Как видно из таблицы 2, облучение опухолевого узла при существенно меньших по сравнению с прототипом плотностях энергии после введения НЧ CuPc в дозе 30 мг/кг оказывало выраженное терапевтическое действие - у 80% животных наблюдали полную регрессию опухолевого узла. У части животных (20%), у которых не удалось добиться полной регрессии опухоли, наблюдали ТРО на 99-89% (по данным на 8 и 11 сутки после лечения). Введение наночастиц фталоцианина меди в той же дозе без облучения, а также облучение без введения наночастиц не оказывали существенного влияния на рост опухоли (ТРО не превысило 18%).As can be seen from table 2, the irradiation of the tumor node at significantly lower energy densities compared with the prototype after administration of CuPc NPs at a dose of 30 mg / kg had a pronounced therapeutic effect - in 80% of the animals, complete regression of the tumor node was observed. In some animals (20%) in which it was not possible to achieve complete tumor regression, TPO was observed at 99-89% (according to data on days 8 and 11 after treatment). The introduction of copper phthalocyanine nanoparticles in the same dose without irradiation, as well as irradiation without the introduction of nanoparticles, did not significantly affect tumor growth (TPO did not exceed 18%).
Пример 3. НЧ кислоты октакарбоксифталоцианина кобальта (СоРс) в качестве термосенсибилизатора.EXAMPLE 3 Cobalt octacarboxyphthalocyanine acid (CoPc) NP
Исследования проводили на мышах с саркомой S-37. Данные, характеризующие противоопухолевую эффективность метода с НЧ СоРс, представлены в таблице 3. Как видно из данных, представленных в таблице 3, облучение опухолевого узла при существенно меньших по сравнению с прототипом плотностях энергии после введения НЧ СоРс в дозе всего 5 мг/кг (близкая к МПД) оказывало сравнимое с прототипом противоопухолевое действие, приводя к торможению роста опухоли на 65%. Введение НЧ фталоцианина кобальта в той же дозе без облучения, а также облучение без введения НЧ не оказывали существенного влияния на рост опухоли (ТРО не превысило 15%).Studies were performed on mice with S-37 sarcoma. The data characterizing the antitumor efficacy of the method with LF CoCs are presented in table 3. As can be seen from the data presented in table 3, the irradiation of the tumor node at significantly lower energy densities compared with the prototype after the administration of CoCs LF at a dose of only 5 mg / kg (close to MTD) had an antitumor effect comparable to the prototype, leading to inhibition of tumor growth by 65%. The administration of cobalt phthalocyanine NPs in the same dose without irradiation, as well as irradiation without the introduction of NPs, did not significantly affect tumor growth (SRW did not exceed 15%).
Противоопухолевая эффективность метода с наночастицами кислоты октакарбоксифталоцианина кобальта у мышей с саркомой S-37Table 3
Antitumor efficacy of the cobalt octacarboxyphthalocyanine acid nanoparticle method in mice with S-37 sarcoma
Пример 4. НЧ фталоцианина цинка (ZnPc) в качестве термосенсибилизатора.Example 4. Zinc phthalocyanine zinc (ZnPc) as a thermosensitizer.
Исследования проводили на мышах с саркомой S-37. Данные, характеризующие противоопухолевую эффективность метода с НЧ ZnPc, представлены в таблице 4.Studies were performed on mice with S-37 sarcoma. The data characterizing the antitumor efficacy of the method with ZnPc NPs are presented in table 4.
Как видно из данных, представленных в таблице 4, облучение опухолевого узла при существенно меньших по сравнению с прототипом плотностях энергии после введения наночастиц ZnPc в дозе 30 мг/кг приводило к торможению роста опухоли до 100%. Введение НЧ фталоцианина цинка в той же дозе без облучения, а также облучение без введения наночастиц не оказывали существенного влияния на рост опухоли (ТРО не превысило 16%).As can be seen from the data presented in table 4, the irradiation of the tumor site at significantly lower energy densities compared with the prototype after the introduction of ZnPc nanoparticles at a dose of 30 mg / kg led to inhibition of tumor growth up to 100%. Administration of zinc phthalocyanine NPs at the same dose without irradiation, as well as irradiation without nanoparticle administration, did not significantly affect tumor growth (TPO did not exceed 16%).
Противоопухолевая эффективность метода с наночастицами фталоцианина цинка у мышей с саркомой S-37Table 4
Antitumor efficacy of the method with zinc phthalocyanine nanoparticles in mice with S-37 sarcoma
Приведенные примеры показывают, что импульсное лазерное облучение опухолей после внутривенного введения НЧ фталоцианинов приводит к более эффективному торможению роста опухоли или даже полному излечению при более низких дозах препарата и более низких плотностях энергии облучения по сравнению с использованием НЧ углерода. Таким образом, предложен способ торможения роста опухолей путем внутривенного введения наночастиц фталоцианинов с последующим облучением опухоли лазерными импульсами с длиной волны в области интенсивного поглощения наночастиц, обладающий преимуществами перед известным аналогичным методом с использованием наночастиц углерода. При меньших дозах введенных НЧ и меньших плотностях энергии облучения достигается лучший терапевтический эффект вплоть до полного излечения.The above examples show that pulsed laser irradiation of tumors after intravenous administration of NP phthalocyanines leads to more effective inhibition of tumor growth or even complete cure at lower doses of the drug and lower radiation energy densities compared to using carbon NPs. Thus, a method for inhibiting the growth of tumors by intravenous administration of phthalocyanine nanoparticles with subsequent irradiation of the tumor with laser pulses with a wavelength in the region of intensive absorption of nanoparticles is proposed, which has advantages over the known similar method using carbon nanoparticles. With lower doses of injected NPs and lower radiation energy densities, a better therapeutic effect is achieved up to a complete cure.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007110973/14A RU2339414C1 (en) | 2007-03-27 | 2007-03-27 | Method for suppression of tumours growth |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007110973/14A RU2339414C1 (en) | 2007-03-27 | 2007-03-27 | Method for suppression of tumours growth |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2339414C1 true RU2339414C1 (en) | 2008-11-27 |
Family
ID=40193050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007110973/14A RU2339414C1 (en) | 2007-03-27 | 2007-03-27 | Method for suppression of tumours growth |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2339414C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2469729C1 (en) * | 2011-08-26 | 2012-12-20 | Учреждение Российской академии медицинских наук Научно-исследовательский институт кардиологии Сибирского отделения РАМН | Medication for destructuring atherosclerotic lesions, formed on walls of blood vessels |
RU2470377C1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Ростовский научно-исследовательский онкологический институт" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (ФГБУ "РНИОИ" Минздравсоцразвития России) | Method of preventing tumour growth in experiment |
RU2613106C2 (en) * | 2015-07-17 | 2017-03-15 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") | Method of producing drug and drug preparation |
-
2007
- 2007-03-27 RU RU2007110973/14A patent/RU2339414C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
KOGAN B.Ya. et al. Laser Heating of Sulphuretted Carbon Nanoparticles Inhibits Tumor Growth // Nanotech 2006 Vol.2, p.71-74. * |
МИРОНОВ А.Ф. Фотодинамическая терапия - новый эффективный метод диагностики и лечения злокачественных опухолей // Соросовский образовательный журнал, 1996. - №8. - С.32-40. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2470377C1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Ростовский научно-исследовательский онкологический институт" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (ФГБУ "РНИОИ" Минздравсоцразвития России) | Method of preventing tumour growth in experiment |
RU2469729C1 (en) * | 2011-08-26 | 2012-12-20 | Учреждение Российской академии медицинских наук Научно-исследовательский институт кардиологии Сибирского отделения РАМН | Medication for destructuring atherosclerotic lesions, formed on walls of blood vessels |
RU2613106C2 (en) * | 2015-07-17 | 2017-03-15 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") | Method of producing drug and drug preparation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Fingar et al. | Drug and light dose dependence of photodynamic therapy: a study of tumor and normal tissue response | |
SA114350273B1 (en) | Non-invasive energy upconversion methods and systems for in-situ photobiomodulation | |
RU2339414C1 (en) | Method for suppression of tumours growth | |
US10335608B2 (en) | Photodynamic compounds and methods for activating them using ionizing radiation and/or other electromagnetic radiation for therapy and/or diagnostics | |
Schaffer et al. | Photofrin II as an efficient radiosensitizing agent in an experimental tumor | |
Kübler et al. | Photodynamic therapy of head and neck cancer | |
RU2446842C2 (en) | Method of treating locally advanced oncological diseases in experiment | |
KR102494745B1 (en) | Photovoltaic transition materials and RF microchips inducing movement of brain cancer cells and use thereof for brain cancer treatment or brain cancer removal surgery | |
KR20130011162A (en) | The method for treating tumor or skin diseases using photodynamic therapy | |
RU2325200C2 (en) | Method of laser inhibition of tumour growth and elimination | |
CN111053901B (en) | Sound sensitive agent with aggregation-induced emission characteristic and preparation method thereof | |
Tomio et al. | Effect of hematoporphyrin and red light on AH-130 solid tumors in rats | |
Pankratov et al. | Study of photoinduced antitumor activity of phthalocyanin-based nanostructures as pro-photosensitizers in photodynamic therapy of malignant tumors in vivo | |
KR101318659B1 (en) | Alopecia seborrheica therapeutics which comprise tryptophan, and kits for photodynamic therapy containing the same | |
RU2383370C1 (en) | Method of tumour growth suppression | |
KR20240003381A (en) | Photodynamic therapy and Microwave therapy fusion system | |
RU2375090C1 (en) | Method of tumour growth inhibition | |
Hampton et al. | Photodynamic therapy: a new modality for the treatment of cancer | |
RU2767272C2 (en) | Method for treatment of rat m-1 transferable connective tissue sarcoma under combined impact of photodynamic therapy and radiation therapy | |
RU2808909C1 (en) | Method of combined therapy for connective tissue sarcoma m-1 in rats using a conjugate of dipropoxybacteriopurpurin with doxorubicin | |
US20150343232A1 (en) | Method of combined treatment of maligant tumors | |
RU2724867C2 (en) | Method of photodynamic therapy of transplanted ectodermal tumor of melanoma b16 of mice | |
RU2776449C1 (en) | Method for photodynamic therapy of rat surface solid connective tissue sarcoma m-1 | |
KR20090108069A (en) | Treatment of Barrett's esophagus using photodynamic therapy | |
RU2680220C1 (en) | Method of photodynamic therapy of malignant tumors in experiment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200328 |