Enhancing phototoxicity in human colorectal tumor cells through nanoarchitectonics for synergistic photothermal and photodynamic therapies

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Autor(es): dc.contributorUniversidade Estadual Paulista (UNESP)-
Autor(es): dc.creatorAlmeida Junior, Alexandre Mendes-
Autor(es): dc.creatorFerreira, André Satoshi-
Autor(es): dc.creatorCamacho, Sabrina Alessio-
Autor(es): dc.creatorMoreira, Lucas Gontijo-
Autor(es): dc.creatorToledo, Karina Alves-
Autor(es): dc.creatorOliveira Junior, Osvaldo Novais-
Autor(es): dc.creatorAoki, Pedro Henrique Benites-
Data de aceite: dc.date.accessioned2025-08-21T21:37:27Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2025-08-21T21:37:27Z-
Data de envio: dc.date.issued2024-12-03-
Data de envio: dc.date.issued2024-12-03-
Data de envio: dc.date.issued2024-04-09-
Fonte completa do material: dc.identifierhttps://hdl.handle.net/11449/258590-
Fonte completa do material: dc.identifierhttps://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.4c02247-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/11449/258590-
Descrição: dc.descriptionPhototherapies are promising for noninvasive treatment of aggressive tumors, especially when combining heat induction and oxidative processes. Herein, we show enhanced phototoxicity of gold shell-isolated nanorods conjugated with toluidine blue-O (AuSHINRs@TBO) against human colorectal tumor cells (Caco-2) with synergic effects of photothermal (PTT) and photodynamic therapies (PDT). Mitochondrial metabolic activity tests (MTT) performed on Caco-2 cell cultures indicated a photothermal effect from AuSHINRs owing to enhanced light absorption from the localized surface plasmon resonance (LSPR). The phototoxicity against Caco-2 cells was further increased with AuSHINRs@TBO where oxidative processes, such as hydroperoxidation, were also present, leading to a cell viability reduction from 85.5 to 39.0%. The molecular-level mechanisms responsible for these effects were investigated on bioinspired tumor membranes using Langmuir monolayers of Caco-2 lipid extract. Polarization-modulation infrared reflection–absorption spectroscopy (PM-IRRAS) revealed that the AuSHINRs@TBO incorporation is due to attractive electrostatic interactions with negatively charged groups of the Caco-2 lipid extract, resulting in the expansion of surface pressure isotherms. Upon irradiation, Caco-2 lipid extract monolayers containing AuSHINRs@TBO (1:1 v/v) exhibited ca. 1.0% increase in surface area. This is attributed to the generation of reactive oxygen species (ROS) and their interaction with Caco-2 lipid extract monolayers, leading to hydroperoxide formation. The oxidative effects are facilitated by AuSHINRs@TBO penetration into the polar groups of the extract, allowing oxidative reactions with carbon chain unsaturations. These mechanisms are consistent with findings from confocal fluorescence microscopy, where the Caco-2 plasma membrane was the primary site of the cell death induction process.-
Descrição: dc.descriptionAs terapias fotônicas são promissoras para o tratamento não invasivo de tumores agressivos, especialmente quando combinam indução de calor e processos oxidativos. Neste estudo, demonstramos uma fototoxicidade aumentada de nanorods isolados de casca de ouro conjugados com azul de toluidina O (AuSHINRs@TBO) contra células tumorais colorretais humanas (Caco-2) por meio de efeitos sinérgicos das terapias fototérmica (PTT) e fotodinâmica (PDT). Testes de atividade metabólica mitocondrial (MTT) realizados em culturas de células Caco-2 indicaram um efeito fototérmico dos AuSHINRs devido à absorção de luz aprimorada pela ressonância plasmônica de superfície localizada (LSPR). A fototoxicidade contra células Caco-2 foi ainda maior com AuSHINRs@TBO, onde processos oxidativos, como a hidroperoxidação, também estavam presentes, resultando em uma redução da viabilidade celular de 85,5% para 39,0%. Os mecanismos moleculares responsáveis por esses efeitos foram investigados em membranas tumorais bioinspiradas utilizando monocamadas de Langmuir extraídas de lipídios de Caco-2. A espectroscopia de reflexão-absorção infravermelha com modulação de polarização (PM-IRRAS) revelou que a incorporação de AuSHINRs@TBO ocorre devido a interações eletrostáticas atrativas com grupos carregados negativamente do extrato lipídico de Caco-2, resultando na expansão das isotermas de pressão superficial. Sob irradiação, monocamadas de extrato lipídico de Caco-2 contendo AuSHINRs@TBO (1:1 v/v) exibiram um aumento de aproximadamente 1,0% na área de superfície. Esse efeito é atribuído à geração de espécies reativas de oxigênio (ROS) e sua interação com as monocamadas de extrato lipídico de Caco-2, levando à formação de hidroperóxidos. Os efeitos oxidativos são facilitados pela penetração dos AuSHINRs@TBO nos grupos polares do extrato, permitindo reações oxidativas com insaturações da cadeia carbônica. Esses mecanismos são consistentes com os achados de microscopia de fluorescência confocal, que mostraram que a membrana plasmática de Caco-2 foi o principal local do processo de indução da morte celular.-
Descrição: dc.descriptionFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)-
Descrição: dc.descriptionCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)-
Descrição: dc.descriptionConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)-
Descrição: dc.descriptionPostprint-
Descrição: dc.descriptionFAPESP: 2018/22214-6-
Descrição: dc.descriptionFAPESP: 2018/14692-5-
Descrição: dc.descriptionFAPESP: 2020/15854-9-
Descrição: dc.descriptionFAPESP: 2022/02189-2-
Descrição: dc.descriptionCAPES: 88887.496467/2020-00-
Descrição: dc.descriptionFAPESP: 2023/ 01999-3-
Descrição: dc.descriptionCNPq: 403713/2016-1-
Descrição: dc.descriptionFAPESP: 2021/14500-1-
Descrição: dc.descriptionCAPES: 001-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languageen-
Publicador: dc.publisherACSPublications-
Relação: dc.relationACS Applied Materials & Interfaces-
Direitos: dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/restrictedAccess-
Palavras-chave: dc.subjectGold shell-isolated nanorods (AuSHINRs)-
Palavras-chave: dc.subjectToluidine blue-O(TBO)-
Palavras-chave: dc.subjectHuman colorectal tumorcells(Caco-2)-
Palavras-chave: dc.subjectPhotodynamic therapy(PDT)-
Palavras-chave: dc.subjectPhotothermal therapy(PTT)-
Título: dc.titleEnhancing phototoxicity in human colorectal tumor cells through nanoarchitectonics for synergistic photothermal and photodynamic therapies-
Título: dc.titleAumentando a fototoxicidade em células tumorais colorretais humanas por meio de nanoarquitetônicas para terapias sinérgicas fototérmica e fotodinâmica-
Tipo de arquivo: dc.typelivro digital-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional - Unesp

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