Nanoparticles in Cancer Therapy

1. Targeted Nanoparticles for Cancer Therapy

2. Nanoparticles
 Nanoparticles (NPs), which are solid, colloidal
particles consisting of macromolecular substances
that are being developed to:
 improve drug bioavailability
 abrogate treatment-induced drug resistance
 Reduce nonspecific toxicity in the field of medicine.
22

3.  NANOPARTICLES DElIVERY SYSTEM
 In order to optimize the therapeutic index of
antitumor drugs, Decreasing their toxicity to normal
tissues
 The presence of reactive pendant groups in NPs
make easy their vectorization forward specific cell
motif by binding of ligands.
 These include various ligands that bind to specific
target cell surface markers or surfacemarkers
expressed in the disease microenvironment
33

4.  Responsive systems, such as pH-sensitive polymers,
are also included in this category
 Hence, over the past years, efforts have been
focused on the development of nanomedicines
 such as
 NPs
 liposomes
 micelles
 dendrites for the specific delivery of anticancer
drugs to tumor tissues
44

5. 2. Physiological characteristics of
 Once a tumor cell cluster, whether in its initial stage
as a primary tumor or in later stages.
 when forming metastases, induces an angiogenic
switch, its vasculature and microenvironment
changes dramatically
 and abnormal cellular organization, vessel structure,
and physiology function develops (Figure 1).
55
solid tumors

6. 66

7. 3. Targeted drug delivery
nanoparticles
 Targeted NP therapeutics have shown great
potential for cancer therapy, as they provide
enhanced efficacy and reduced side effects .
 NP drug delivery can be either an active or passive
process.
 Passive delivery refers to NP transport through
leaky tumor capillary fenestrations into the tumor
interstitium and cells by passive diffusion or
convection. 77

8.  Selective accumulation of NP and drug then occurs
by the already mentioned characteristics of the
tumor microenvironment
 Active targeting involves drug delivery to a specific
site based on molecular recognition. One such
approach is to couple a ligand, such monoclonal
antibodies, lectins, aptamers, folate, and peptides, to
a NP so that the ligand can interact with its receptor
at the target cell site
88

9. 99

10. TTuummoorr SSppeecciiffiicc DDeelliivveerryy ooff
CChheemmootthheerraappeeuuttiicc AAggeennttss
DDrruugg ddeelliivveerryy ttoo ssoolliidd ttuummoorr ssccaann bbee ccllaassssiiffiieedd iinnttoo
aa.. PPrriimmaarryy ttaarrggeettttiinngg
bb.. SSeeccoonnddaarryy ttaarrggeettiinngg
ii.. LLooccaalliizzeedd DDeelliivveerryy
iiii.. IInnttrraavvaassccuullaarr DDeelliivveerryy
1100

11. LLooccaalliizzeedd DDeelliivveerryy
 TThhiiss ffoorrmm ooff ddrruugg ddeelliivveerryy iiss uusseedd ttoo aacchhiieevvee hhiigghh
llooccaall--rreeggiioonnaall ccoonncceennttrraattiioonnss ooff tthhee
cchheemmootthheerraappeeuuttiicc aaggeenntt iinn ssppeecciiffiicc oorrggaannss lliikkee lliivveerr,,
lluunngg
 TThheessee ddeelliivveerryy ssyysstteemmss aarree uussuuaallllyy ppoollyymmeerriicc iinn
nnaattuurree aanndd rreelleeaassee tthhee cchheemmootthheerraappeeuuttiicc aaggeenntt iinnttoo
tthhee ttuummoorr iinntteerrssttiittiiuumm llooccaallllyy,, sslloowwllyy,, oovveerr eexxtteennddeedd
ppeerriiooddss ooff ttiimmee..
1111

12.  c Thus high local coonncceennttrraattiioonnss ooff tthheeaaggeennttiinn tthhee
ttuummoorr aarree aacchhiieevveedd rreessuullttiinngg iinn aa hhiigghh cceellll kkiillll aanndd
eexxttrreemmeellyy llooww mmiiggrraattiioonn ooff tthhee aaggeenntt ttoo tthhee ootthheerr
nnoonn--ttaarrggeett oorrggaannss..
 FFoorr cchheemmootthheerraappeeuuttiicc aaggeennttss ssuucchh aass
11)) CCiissppllaattiinn
22)) 55--fflluuoorroouurraacciill
33)) DDoocceettaaxxeell
44)) PPaacclliittaaxxeell
1122

13. IInnttrraavvaassccuullaarr DDeelliivveerryy
 TThhiiss ffoorrmm ooff ddeelliivveerryy mmaakkeess uussee ooff
11)) PPoollyymmeerriicc iinnttrraavvaassccuullaarr ddeelliivveerryy ssyysstteemmss
22)) NNoonn--ppoollyymmeerriicc iinnttrraavvaassccuullaarr ddeelliivveerryy ssyysstteemmss
33)) PPoollyymmeerr--DDrruugg CCoonnjjuuggaatteess ffoorr iinnttrraavvaassccuullaarr
ddeelliivveerryy
1133

14. Polymeric iinnttrraavvaassccuullaarr ddeelliivveerryy
ssyysstteemmss
 NNAATTUURRAALL PPOOLLYYMMEERRSS
 HHiigghh mmoolleeccuullaarr wweeiigghhtt bbiioommoolleeccuulleess lliikkee
ii.. ccyyttookkiinneess
iiii.. TTooppooiissiimmeerraassee iinnhhiibbiittoorrss
iiiiii..MMoonnoocclloonnaall aannttiibbooddiieess
iivv.. TThhyymmiicc hhoorrmmoonneess
EEttcc aarree nnaattuurraall ppoollyymmeerrss hhaavviinngg aannttiiccaanncceerr
aaccttiivviittyy..
1144

15.  SSYYNNTTHHEETTIICC PPOOLLYYMMEERRSS
ii.. ((DDEEAAEE)) DDiieetthhyyllaammiinneeooeetthhyyll ddeexxttrraann
iiii.. DDIIVVEEMMAA
iiiiii.. CCooppiivviitthhaannee
AAcctt bbyy ssttiimmuullaattiinngg tthhee hhoosstt ddeeffeennccee mmeecchhaanniissmm
iivv.. PPoollyy((AArrgg--GGllyy--AAsspp))
vv.. ((SSCCMM)) CChhiittiinn
IInnhhiibbiitt mmeettaassttaassiiss eeiitthheerr bbyy pprreevveennttiinngg mmiiggrraattiioonn oorr
aattttaacchhmmeenntt ooff tthhee mmeellaannoommaa cceellllss..
1155

16. NNoonn--ppoollyymmeerriicc iinnttrraavvaassccuullaarr
ddeelliivveerryy ssyysstteemmss
ii.. LLiippoossoommaall ddaauunnoorruubbiicciinn
iiii.. LLiioossoommaall ddooxxoorruubbiicciinn
iiiiii.. NNiioossoommaall ddaauunnoorruubbiicciinn
 NNiioossoommeess eexxhhiibbiitt bbeetttteerr cchheemmiiccaall ssttaabbiilliittyy
tthhaann lliippoossoommeess,, tthhee pphhyyssiiccaall iinnssttaabbiilliittyy,,
lleeaakkiinngg ooff tthhee eennttrraappppeedd ddrruugg aanndd iittss
ssuubbsseeqquueenntt hhyyddrroollyyssiiss lliimmiittss tthhee sshheellfflliiffee ooff
nniioossoommeess..
1166

17. PPoollyymmeerr--DDrruugg CCoonnjjuuggaatteess ffoorr
iinnttrraavvaassccuullaarr ddeelliivveerryy
 AA ppoollyymmeerr ttoo wwhhiicchh ddrruugg iiss bboouunndd
cchheemmiiccaallllyy((tthhrroouugghh aa ccoovvaalleenntt lliinnkkaaggee)) aanndd
wwhhiicchh rreelleeaasseess tthhee ddrruugg eeiitthheerr bbyy hhyyddrroollyyssiiss oorr
eennyymmaattiicc cclleeaavvaaggee..
 GGeenneerraallllyy aa ppoollyymmeerr ccoonnjjuuggaattee ccoonnssiissttss ooff aa
wwaatteerr--ssoolluubbllee ppoollyymmeerr,, aa cchheemmootthheerraappeeuuttiicc
aaggeenntt aanndd aa ppHH--sseennssiittiivvee bbiiooddeeggrraaddaabbllee lliinnkkeerr
1177

18. SScchheemmaattiicc rreepprreesseennttaattiioonn ooff DDrruugg ppoollyymmeerr CCoonnjjuuggaattee
PPoollyymmeerr bbaacckkbboonnee
DDrruugg
1188
BBiiooddeeggrraaddaabbllee lliinnkkeerr
TTaarrggeettiinngg MMooiieettyy
((ooppttiioonnaall))

19. DDeessiiggnn ooff PPoollyymmeerr CCoonnjjuuggaatteess
11.. TThhee ccoonnjjuuggaattee hhaassttoo bbee rreeccooggnniisseedd bbyy ppllaassmmaa
mmeemmbbrraanneess ooff aa ssuubbsseett ooff ttaarrggeett cceellllss ffoorr
iinntteerrnnaalliizzaattiioonn
22.. LLyyssiiss ooff tthhee lliinnkkeerr bbyy llyyssoossoommaall eennzzyymmeess ttoo
rreelleeaassee tthhee ddrruugg..
 TThhee pprreeppaarraattiioonn ooff ppoollyymmeerr ccoonnjjuuggaattee rreeqquuiirreess aa
jjuuddiicciioouuss cchhooiiccee ooff
aa)) PPoollyymmeerr
bb)) DDrruugg
cc)) LLiinnkkeerr // TTaarrggeettiinngg lliiggaannddss 119

20. 11.PPoollyymmeerr
ii.. WWaatteerr ssoolluubbllee
iiii.. BBiiooccoommppaattiibbllee
iiiiii.. NNoonn--iimmmmuunnooggeenniicc
iivv.. NNoonn--ttooxxiicc
vv.. LLooww mmoolleeccuullaarr wweeiigghhtt
 EE..gg..
11)) DDeexxttrriinnss
22)) ppoollyy--NN--((22--hhyyddrrooxxyyll))--LL--gglluuttaammiinnee ((PPHHEEGG))
33)) ppoollyygglluuttaammiicc aacciidd
2200

21. 44)) PPoollyyeetthhyylleennee ggllyyccooll
55)) NN--((22--hhyyddrrooxxyypprrooppyyll)) mmeetthhaaccrryyllaammiiddee ccooppoollyymmeerr
((HHPPMMAA))
 SSyynntthheettiicc ppoollyymmeerr aarreepprreeffeerrrreedd aass tthheeyy ccaannbbeettaaiilloorr--
mmaaddee aass ppeerr tthhee rreeqquuiirreemmeennttss ooff tthhee ccoonnjjuuggaattee
ssyysstteemm..
 SSyynntthheettiicc ccaann bbee eeiitthheerr
AA.. BBiiooddeeggrraaddaabbllee
BB.. NNoonn-- BBiiooddeeggrraaddaabbllee
2211

22. BBiiooddeeggrraaddaabbllee
 PPoollyymmeerr aafftteerr ddeepplleettiioonn ooff tthhee ddrruugg ddeeggrraaddeess iinnttoo
bbiiooccoommppaattiibbllee ccoommppoonneennttss aanndd iiss eexxccrreetteedd vviiaa
mmeettaabboolliicc ppaatthhwwaayyss
11)) PPoollyy((aammiinnoo aacciiddss))
22)) PPoollyy ((LL--gglluuttaammiicc aacciidd))
33)) SSttyyrreennee--mmaalleeiicc aannhhyyddrriiddee--nneeooccaarrzziinnoossttaattiinn
((SSMMAANNCCSS))
 TThhee ccyyttoottooxxiicc eeffffeecctt ooff SSMMAANNCCSS bbyy cclleeaavvaaggee
ooff DDNNAA aanndd iinnhhiibbiitt DDNNAA ssyynntthheessiiss
 TThhee aacccceessss ttoo bboonnee mmaarrrrooww iiss lliimmiitteedd rreessuullttiinngg
iinn rreedduucceedd ttooxxiicciittyy.. 2222

23. NNoonn-- BBiiooddeeggrraaddaabbllee wwaatteerr--ssoolluubbllee
ppoollyymmeerrss
11)) PPoollyyeetthheeyylleennee ggllyyccooll
22)) NN--((22--hhyyddrrooxxyypprrppyyll))mmeehhaaccrryyllaammiiddee
ccooppoollyymmeerr ((HHPPMMAA))
 PPEEGG--LL--aassppaarrggiinnaassee wwiitthh mmaarrkkeetteedd
aaddvvaannttaaggeess ffoorr ttrreeaattmmeenntt ooff
llyymmpphhoommaa//lleeuukkeemmiiaa ssuucchh aass iinnccrreeaasseedd
ppllaassmmaa hhaallff--lliiffee aanndd aa ddiimmiinniisshheedd aannttiiggeenniicc
rreessppoonnssee ooff tthhee LL--aassppaarrggiinnaassee
2233

24.  Non-toxic eevveenn uupp ttoo tthhee ddoosseess aass hhiigghh aass
3300mmgg//kkgg
 TThhee ddooxxoorruubbiicciinn ccoonnjjuuggaattee pprreeppaarreedd wwiitthh
ssuucchh ccrroossss--lliinnkkeedd ppoollyymmeerr sshhoowweedd aabboouutt 2255
ttiimmeess iinnccrreeaassee iinn cciirrccuullaattiioonn hhaallff--lliiffee aanndd
bbeetttteerr eeffffiicciieennccyy iinn iinnhhiibbiittiinngg ttuummoorr ggrroowwtthh
tthhaann tthhee lloowweerr mmoolleeccuullaarr wweeiigghhtt ffrreeee ddrruugg..
2244

25. TThhee LLIINNKKEERRSS
 TThhee ppoollyymmeerr--ddrruugg ccoonnjjuuggaattiioonn tthhrroouugghh lliinnkkeerrss
oorr ssppaacceerrss ttoo ccoonnttrrooll tthhee rraattee ooff iinn vviivvoo
hhyyddrroollyyssiiss ..
11)) AAPPTTAAMMEERRSS
22)) HHUUMMAANN EEPPIIDDEERRMMAALL RREECCEEPPTTOORR
33)) TTRRAANNSSFFEERRRRIINN RREECCEEPPTTOORR
44)) FFOOLLAATTEE RREECCEEPPTTOORR
55)) IINNTTEEGGRRIINN
2255

26. CChheemmootthheerraappeeuuttiicc AAggeenntt
2266

27. 11..AAnnttiimmeettaabboolliitteess
II.. 55--FFlluuoorroouurraacciill
IIII.. CCyyttaarraabbiinnee ((AArraa--CC))
IIIIII.. FFlluuddaarraabbiinnee
IIVV.. 66--MMeerrccaappttppuurriinnee
VV.. MMeetthhoottrreexxaattee
2277

28. 55--fflluuoorroouurraacciill
 MMEECCHHAANNIISSMM OOFF AACCTTIIOONN
 IInnhhiibbiittiioonn ooff tthhyymmiiddyyllaatteessyynntthhaassee,, aann eennzzyymmee
iimmppoorrttaanntt iinn DDNNAA ssyynntthheessiiss,, iittss mmeettaabboolliittee fflluuoorroo--
ddeeooxxyyuurriiddiinneettrriipphhoosspphhaattee ggeettss iinnccoorrppoorraatteedd iinn DDNNAA
aanndd ccaauusseess iittss bbrreeaakkaaggee
MMAAJJOORR TTOOXXIICCIITTYY
 BBoonnee mmaarrrrooww ssuupppprreessssiioonn,,
 GGaassttrrooiinntteessttiinnaall ttooxxiicciittyy
2288

29. 22..NNaattuurraall aallkkaallooiiddss ffrroomm ppllaanntt
ssoouurrcceess
II.. VViinnccrriissttiinnee
IIII.. VViinnbbllaassttiinnee
IIIIII.. PPaacclliittaaxxeell
IIVV.. DDoocceettaaxxeell
2299

30. 11..VViinnccrriissttiinnee && VViinnbbllaassttiinn
MMEECCHHAANNIISSMM OOFFAACCTTIIOONN
 IInnhhiibbiittiioonn ooff mmiiccrroottuubbuulleeaasssseemmbbllyy dduurriinngg MM
pphhaassee ooff cceellll ccyyccllee..
 MMAAJJOORR TTOOXXIICCIITTYY
 NNeeuurroottooxxiicciittyy
3300

31. 22..PPaacclliittaaxxeell && DDoocceettaaxxeell
 MMEECCHHAANNIISSMM OOFF AACCTTIIOONN
 SSttaabbiilliizzaattiioonn ooff mmiiccrroottuubbuulleess aanndd pprreevveennttiioonn
ooff tthheeiirr ddiissaasssseemmbbllyy..
 MMAAJJOORR TTOOXXIICCIITTYY
 BBrraaddyyaarrrrtthhyymmiiaass
 CChheesstt PPaaiinn
 MMyyeelloossuupppprreessssiioonn
3311

32. TTooppooiissoommeerraassee IInnhhiibbiittoorrss
II.. CCaammppttootthheecciinn
IIII.. DDooxxoorruubbiicciinn
IIIIII.. DDaauunnoorruubbiicciinn
IIVV.. EEppiirruubbiicciinn
AAllkkyyllaattiinngg AAggeennttss
II.. CCyycclloopphhoosspphhaammiiddee
IIII.. IIffoosspphhaammiiddee
IIIIII.. MMeellpphhaallaann
IIVV.. BBuussuullpphhaann
3322

33. vv.. CCaarrmmuussttiinnee
vvii.. CCiissppllaattiinn
vviiii.. CCaabbooppllaattiinn
AAnnttiittuummoorr AAnnttiibbiioottiiccss
II.. BBlleeoommyycciinn
IIII.. MMiittoommyycciinn CC
3333

34. TTuummoorr cceellll ttaarrggeettiinngg
 CCaanncceerr cceellllss eexxpprreessss ddiiffffeerreenntt ttaarrggeettss oonn tthheeiirr
ssuurrffaaccee,, ssoommee ooff tthheemm ssppeecciiffiicc ooff eeaacchh ttyyppee ooff
ccaanncceerr..
 AAccttiivvee ttaarrggeettiinngg ooff nnaannoossyysstteemmss ffoorr ccaanncceerr
ttrreeaattmmeenntt hhaass bbeeeenn uussuuaallllyy aassssoocciiaatteedd wwiitthh aa ttyyppee ooff
ccaanncceerr aanndd ssoo wwiitthh aa ssppeecciiffiicc ttaarrggeett..
3344

35. 3355

36. RReeffeerreennccee
 PPrrooggrreessss iinn ccoonnttrroolllleedd aanndd NNoovveell DDrruugg
ddeelliivveerryy SSyysstteemm bbyy NN..KK..JJAAIINN

3366

37. 3377