Зависимые от поверхностного заряда клеточная локализация и цитотоксичность наночастиц оксида церия

Наночастицы оксида церия (нанодисперсный оксид церия, nanoceria) продемонстрировали значительный потенциал в качестве антиоксидантных и радиозащитных средств для применения в терапии рака. В последнее время были разработаны различные препараты нанодисперсного оксида церия с полимерным покрытием, предназначенные для повышения их растворимости в воде и обеспечения функционализации поверхности этих наночастиц. Однако взаимодействие нанодисперсного оксида церия с полимерным покрытием с клетками, механизм его поглощения и субклеточная локализация изучены недостаточно. В настоящей работе были получены покрытые полимером наночастицы оксида церия с различным поверхностным зарядом (положительным, отрицательным и нейтральным), а также изучены их интернализация и токсичность в нормальных и опухолевых клеточных линиях. Результаты показали, что нанодисперсный оксид церия с положительным или нейтральным зарядом проникает в большинство исследованных клеточных линий, тогда как нанодисперсный оксид церия с отрицательным зарядом преимущественно интернализуется в опухолевых клеточных линиях. Кроме того, после проникновения в клетки нанодисперсный оксид церия локализуется в различных клеточных компартментах (например, в цитоплазме и лизосомах) в зависимости от поверхностного заряда наночастиц. Интернализация и субклеточная локализация нанодисперсного оксида церия играют ключевую роль в профиле цитотоксичности наночастиц: значительная токсичность наблюдается при их локализации в лизосомах опухолевых клеток. Напротив, при локализации в цитоплазме или отсутствии проникновения в клетки токсичность минимальна. В совокупности эти результаты свидетельствуют о том, что различающаяся, зависящая от поверхностного заряда локализация нанодисперсного оксида церия в нормальных и опухолевых клетках играет критическую роль в профиле токсичности наночастиц.