Nanodiamonds as innovative carriers of plant bioactive metabolites for antitumoral purposes
Angelo GISMONDI
Department of Biology, University of Rome “Tor Vergata”, via della Ricerca Scientifica 1, Rome - 00133, Italy
In the last decade, detonation nanodiamonds (DN) were largely employed in biotechnological and medical field. In particular, biocompatibility, reduced dimensions and high surface chemical interaction are specific features that make them perfect intracellular carriers of biomolecules, ions and drugs. We demonstrated the feasibility to conjugate DNs with plant secondary metabolites (i.e citropten) and confirmed that nanodiamonds were able to penetrate in cell cytoplasm, remaining embedded in the nuclear membrane. The current results show that the antiproliferative effects of the citropten, on mammalian tumor cells, are improved after conjugation with nanomaterials and that nanodiamonds strongly modify the bioactivity of the natural molecule, by changing its pro-apoptotic and cytotoxic properties in antimitotic ones. This antineoplastic mechanism, induced by the use of DN as a plant drug-carrier, could extraordinary reduce the adverse effects that the actual toxic chemotherapies usually exercise on patients’ healthy tissues. In fact, it would delimit the effect of the plant metabolite only to the tumor cells, characterized by uncontrolled proliferation, excluding the differentiated ones that are mitotically inactive. The outputs of the present researches strongly encourage the coupling of bioactive natural molecules with nanodiamonds for antitumoral therapeutical purposes.
I NANODIAMANTI , INNOVATIVI VEICOLATORI di METABOLITI SECONDARI VEGETALI PER APPLICAZIONI ANTITUMORALI
Nell’ultima decade, i nanodiamanti da detonazione sono stati ampiamente utilizzati nel campo biotecnologico e medico. In particolare, biocompatibilità, ridotte dimensioni e elevata interazione chimica di superficie sono le specifiche caratteristiche che li rendono perfetti trasportatori intracellulari di biomolecole, ioni e farmaci. Noi abbiamo dimostrato la possibilità di coniugare i nanodiamanti da detonazione con metaboliti secondari vegetali (es. citroptene) e abbiamo confermato che i nanodiamanti sono capaci di penetrare nel citoplasma cellulare, rimanendo bloccati sulla membrana nucleare. I risultati qui riportati mostrano come gli effetti antiproliferativi del citroptene, su cellule tumorali di mammifero, vengano aumentati in seguito alla coniugazione ali e come i nanodiamanti fortemente modifichino la bioattività della molecola , cambiando le sue proprietà citotossiche e pro-apoptotiche in antimitotiche. Questo meccanismo antitumorale, attivato dall’uso dei nanodiamanti come veicolatore delle molecole vegetali, potrebbe straordinariamente ridurre gli effetti avversi che le attuali chemoterapie normalmente esercitano sui tessuti sani dei pazienti. Infatti l’azione del farmaco verrebbe limitato e alle sole cellule tumorali, caratterizzate da incontrollata proliferazione, escludendone l’effetto su quelle differenziate che sono mitoticamente inattive. Le evidenze sperimentali incoraggiano l’utilizzo di molecole vegetali accoppiate a nanodiamanti per scopi terapeutici antitumorali.
