Malignant tumors are one of the main causes of death in Poland. One of the objectives of contemporary biomedical research is to maximize the effects of therapeutic strategies. The actions undertaken to improve therapeutic agents are aimed at reducing the side effects of cancer treatments. Another direction of investigations is the search for protective substances that reduce the toxicity of the drug to normal cells. Carbon-based nanomaterials (fullerenes and their derivatives, graphene, carbon nanotubes, nanodiamonds) are a broad class of nanoparticles that have potential biomedical applications in both therapy and diagnostics. The aim of this paper is to review biological properties of fullerenols in the context of their use in various strategies of cancer treatments. The authors also discuss the possibility of simultaneous use of nanoparticles in therapy and diagnosis, that is, in theranostics. Current knowledge indicates that fullerenes and their hydrophilic derivatives, especially fullerenols, show low or no toxicity. They may contribute to the inhibition of tumor growth and protection of normal cells through their antioxidant properties, as well as to the regulation of expression of genes involved in apoptosis and angiogenesis, and stimulation of the immune response. Gadoliniumcontaining endohedral fullerenes are less toxic as a contrast agents in magnetic resonance imaging, and they may also inhibit tumor growth, which is a promising result for theranostics. Med Pr 2016;67(6):817-831.
Do głównych przyczyn zgonów w Polsce zalicza się nowotwory złośliwe. Jednym z celów współczesnych badań biomedycznych jest zmaksymalizowanie efektów działania stosowanych strategii leczniczych. Podejmowane działania doskonalące środki terapeutyczne są ukierunkowane na ograniczenie działań niepożądanych terapii przeciwnowotworowych. Innym kierunkiem badań jest poszukiwanie substancji ochronnych, które zmniejszą toksyczność leków wobec komórek prawidłowych. Nanotechnologia umożliwia projektowanie wyspecjalizowanych nanocząstek, dzięki którym możliwe będzie skuteczniejsze leczenie chorób nowotworowych, a także ich bezpieczne diagnozowanie. Nanomateriały na bazie węgla (fulereny i ich pochodne, grafen, nanorurki węglowe, nanodiamenty) stanowią obszerną grupę nanocząstek, które mają potencjalne zastosowania biomedyczne zarówno w terapii, jak i diagnostyce. Celem niniejszej pracy jest omówienie właściwości biologicznych fulerenoli w kontekście ich wykorzystania w różnych strategiach terapii przeciwnowotworowych. W pracy omówiono także możliwości jednoczesnego wykorzystania nanocząstek w terapii i diagnostyce, czyli teranostyce. Obecny stan wiedzy wskazuje, że fulereny i ich hydrofilowe pochodne, w szczególności fulerenole, wykazują niską toksyczność lub jej brak. Poprzez swoje właściwości antyoksydacyjne, a także regulujące ekspresję genów zaangażowanych w proces apoptozy i angiogenezy oraz stymulowanie odpowiedzi immunologicznej, mogą przyczyniać się do hamowania rozrostu guza i ochrony komórek prawidłowych. Gadolin zamknięty w klatce fulerenu jest mniej toksyczny jako środek cieniujący w rezonansie magnetycznym i może jednocześnie hamować rozwój nowotworu, co jest obiecującym wynikiem dla teranostyki. Med. Pr. 2016;67(6):817–831.
Keywords: cancer therapy; fullerene; fullerenol; molecular imaging; nanotechnology; theranostics.
This work is available in Open Access model and licensed under a CC BY-NC 3.0 PL license.