In situ Polymerization Initiated on RNase A Surface to Construct Nanocapsules for the Treatment of Lung Cancer

doi:10.7503/cjcu20240262

Abstract

Abstract:

The in situ polymerization strategy was applied to construct a polymeric shell on the surface of ribonuc-lease A（RNase A） to obtain n（RNase A） nanocapsules. The characterization showed that n（RNase A） exhibited a homogeneously spherical structure with hydrodynamic diameter and zeta potential values of （118.9±14.1） nm and （7.3±1.5） mV， respectively. Using fluorescence microscopic and flow cytometric analysis， n（RNase A） nanocapsules were identified to be efficiently internalized by A549 non-small cell lung cancer cells. After the internalization， n（RNase A） could further cleave RNA molecules in the cytosol， thereby inducing the cell apoptosis and inhibiting the cell proliferation. In conclusion， the present research successfully prepared a nanoformulation to facilitate the intracellular delivery of RNase A using surface-initiated in situ polymerization， and thus provided a useful idea for the construction and evaluation of other medicinal enzymes-based nanocapsules.

Key words: Ribonuclease A, In situ polymerization, Nanocapsules, Anti-tumor formulation

CLC Number:

O631.5

TrendMD:

ZHAO Qixuan, MA Jun, LIU Aijiang, LIANG Xiao, LI Quanshun. In situ Polymerization Initiated on RNase A Surface to Construct Nanocapsules for the Treatment of Lung Cancer[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(1): 20240262.

Figures/Tables 5

References 30

1	Thai A. Y.， Solomon B. J.， Sequist L. V.， Gainor J. F.， Heist R. S.， Lancet， 2021， 398（10299）， 535—554
2	Han B.， Zheng R.， Zeng H.， Wang S.， Sun K.， Chen R.， Li L.， Wei W.， He J.， J. Natl. Cancer Cent.， 2024， 4（1）， 47—53
3	Harada G.， Yang S. R.， Cocco E.， Drilon A.， Nat. Rev. Clin. Oncol.， 2023， 20（4）， 229—249
4	Lahiri A.， Maji A.， Potdar P. D.， Navneet S.， Parikh P.， Bisht B.， Mukherjee A.， Paul M. K.， Mol. Cancer， 2023， 22（1）， 40
5	Abdelaziz H. M.， Gaber M.， Abd⁃Elwakil M. M.， Mabrouk M. T.， Elgohary M. M.， Kamel N. M.， Kabary D. M.， Freag M. S.， Samaha M. W.， Mortada S. M.， Elkhodairy K. A.， Fang J. Y.， Elzoghby A. O.， J. Control. Release， 2018， 269（10）， 374—392
6	Wathoni N.， Puluhulawa L. E.， Joni I. M.， Muchtaridi M.， Mohammed A. F. A.， Elamin K. M.， Milanda T.， Gozali D.， Drug Deliv.， 2022， 29（1）， 2959—2970
7	Mathieu L. N.， Larkins E.， Sinha A. K.， Mishra⁃Kalyani P. S.， Jafri S.， Kalavar S.， Ghosh S.， Goldberg K. B.， Pazdur R.， Beaver J. A.， Singh H.， Clin. Cancer Res.， 2023， 29（16）， 2973—2978
8	Zhu X.， Yu Z.， Feng L.， Deng L.， Fang Z.， Liu Z.， Li Y.， Wu X.， Qin L.， Guo R.， Zheng Y.， Carbohydr. Polym.， 2021， 268， 118237
9	Guo Z. P.， Lin L.， Chen J.， Tian H. Y.， Chen X. S.， Chem. J. Chinese Universities， 2020， 41（2）， 235—242
	郭兆培，林琳，陈杰，田华雨，陈学思. 高等学校化学学报， 2020， 41（2）， 235—242
10	Zhou T.， Yuan S.， Qian P.， Wu Y.， Chem. Res. Chinese Universities， 2023， 39（1）， 72—82
11	Zhang Y.， Jiang S.， Lin J.， Huang P.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2022， 61（41）， e202208583
12	Chen T.， Yi J.， Zhao Y.， Chu X.， J. Am. Chem. Soc.， 2018， 140（31）， 9912—9920
13	Tang J.， Liu Y.， Qi D.， Yang L.， Chen H.， Wang C.， Feng X.， Small， 2021， 17（25）， e2101219
14	Cui H.， Zhang M.， Zhang L.， Li H.， Wang Y.， Zhao Y.， Chen Q.， Wang J.， J. Colloid Interface Sci.， 2023， 634， 388—401
15	Jia J.， Zhang S.， Wen K.， Li Q.， Int. J. Nanomedicine， 2019， 14， 9971—9981
16	Jiang L.， Liang X.， Jia J.， Han H.， Tang J.， Li Q.， J. Mater. Chem. B， 2024， 12（11）， 2869—2876
17	Wu D.， Zhang Z.， Li X.， Zhu T.， Wang J.， Hu Q.， Biomacromolecules， 2023， 24（2）， 1022—1031
18	Ouyang J.， Zhang Z.， Li J.， Wu C.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2024， 63（16）， e202400105
19	Abdelmohsen L. K.， Nijemeisland M.， Pawar G. M.， Janssen G. J.， Nolte R. J.， van Hest J. C.， Wilson D. A.， ACS Nano， 2016， 10（2）， 2652—2660
20	Wu Y. S.， Shang Y. X.， Jiang Q.， Ding B. Q.， Chem. J. Chinese Universities， 2022， 43（8）， 20220179
	仵宇帅，尚颖旭，蒋乔，丁宝全. 高等学校化学学报， 2022， 43（8）， 20220179
21	Qin X.， Yu C.， Wei J.， Li L.， Zhang C.， Wu Q.， Liu J.， Yao S. Q.， Huang W.， Adv. Mater.， 2019， 31（46）， e1902791
22	Jia X.， Wang L.， Du J.， Nano Res.， 2018， 11（10）， 5028—5048
23	Pelegri⁃O'Day E. M.， Lin E. W.， Maynard H. D.， J. Am. Chem. Soc.， 2014， 136（41）， 14323—14332
24	Yan M.， Du J. J.， Gu Z.， Liang M.， Hu Y. F.， Zhang W. J.， Priceman S.， Wu L. L.， Zhou Z. H.， Liu Z.， Nat. Nanotechnol.， 2010， 5（1）， 48—53
25	Liang X.， Wen K.， Chen Y.， Fang G.， Yang S.， Li Q.， Int. J. Nanomedicine， 2022， 17， 4843—4860
26	Han L.， Liu C.， Qi H.， Zhou J.， Wen J.， Wu D.， Xu D.， Qin M.， Ren J.， Wang Q.， Long L.， Liu Y.， Chen I.， Yuan X.， Lu Y.， Kang C.， Adv. Mater.， 2019， 31（19）， 1805697
27	Shen X.， Pan D.， Gong Q.， Gu Z.， Luo K.， Bioact. Mater.， 2023， 32， 445—472
28	Sun J. H.， Guo C. Y.， Dong J.， Zhang R. P.， Chem. J. Chinese Universities， 2023， 44（8）， 20230044
	孙菁华，郭春燕，董杰，张瑞平.高等学校化学学报， 2023， 44（8）， 20230044
29	Yang D.， Chen Q.， Zhang M.， Feng G.， Sun D.， Lin L.， Jing X.， Int. J. Nanomedicine.， 2022， 17， 4879—4894
30	Zhao S.， Duan F.， Liu S.， Wu T.， Shang Y.， Tian R.， Liu J.， Wang Z. G.， Jiang Q.， Ding B.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2019， 11（12）， 11112—11118

[1]	XU Pan, KONG Weijin, HUANG Xueyan, SUN Shuo, HUANG Wenze, ZHAO Chenzi. Research Progresses of in situ Polymerized Electrolytes for Solid-state Lithium Metal Batteries [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(5): 20220670.
[2]	ZHU Zhaotian, LI Shengkai, SONG Minghui, CAI Xinqi, SONG Zhiling, CHEN Long, CHEN Zhuo. Recent Progress of Versatile Metal Graphitic Nanocapsules in Biomedical Applications [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(9): 2701.
[3]	WEI Yuchen, WU Tingting, YANG Lei, JIN Biyu, LI Hongqiang, HE Xiaojun. Preparation and Supercapacitive Performance of Naphthalene-based Interconnected Porous Carbon Nanocapsules [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(9): 2852.
[4]	WANG Xuan, JIN Tao, WANG Haowei, LIAO Shengzhi, YANG Huaiyu. Preparation and Characterization of Polysulfide Sealant Microcapsules Based on in situ Polymerization of Urea and Formaldehyde^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2018, 39(2): 397.
[5]	LI Xuehang, YU Huitao, WANG Weiren, BULIN Chaoke, XIN Guoxiang, ZHANG Bangwen. Preparation and Performance in Supercapacitor of Three-dimensional Functionalized Graphene/polyaniline Freestanding Electrode Materials^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2017, 38(12): 2306.
[6]	ZHANG Jihua, FENG Huadong, ZAO Weitao, LING Mingbo, LIU Xiaoyan, ZHAO Yunfeng. Structures and Properties of in situ Polymethacrylates/Low-temperature Hydrogenated Butadiene-acrylonitrile Rubber^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2015, 36(7): 1447.
[7]	ZHANG Danfeng, FAN Louzhen, GUO Ruihua, FAN Zetan. Preparation of FGO/PBMA Composites with Improved Thermal Stability^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(11): 2466.
[8]	GUO Hong, HUANG Wen, GU Ti-Ren. Kinetics of Catalysis by Ribonuclease A in Reverse Micelles Formed by Dodecylammonium Butyrate and Water in Cyclohexane [J]. Chem. J. Chinese Universities, 1998, 19(3): 433.