EFFECT OF NANOPARTICLE SIZE ON RADIOSENSITIZATION EFFECT AND ROS GENERATION IN HUMAN COLON CARCINOMA CELLS (HCT 116) AFTER 150 MEV PROTON BEAM IRRADIATION

Abstract

Abstract

Metallic nanoparticles were proven to be a successful radiosensitizer in proton beam therapy. However, the correlation between the particle size and the radiosensitization effects are yet to be elucidated. In this study, human colorectal carcinoma cell line (HCT-116) was treated with PtNDs of different sizes and irradiated with 150 MeV proton beam. The sensitization enhancement ratio (SER) and reactive oxygen species (ROS) generation were quantified. SER analysis reveals that the SER values are proportional to the PtND size, where the largest PtND size available (52 nm) produces SER value of 1.52, while the smallest one (29 nm) possess SER of 1.23. It was observed that the increase in radiation dose does increase the ROS production in all samples. However, the ROS levels in PtND-treated samples express significant reduction compared to untreated samples, and they are diminished with the increase of PtND sizes. The highest ROS value was recorded on 29 nm PtNDs, that possess the lowest SER. 52 nm PtNDs on the other hand, possess the lowest ROS measurement. This work shows that with proper size tuning, PtND can be a potential candidate as an effective radiosensitizer in proton beam therapy. However, the mechanism behind its radiosensitizing effect remains to be elucidated.

AbstraK 

Nanopartikel logam terbukti menjadi radiosensitizer yang berjaya dalam terapi sinar proton. Walau bagaimanapun, hubungan antara ukuran zarah dan kesan radiosensitisasi masih belum dapat dijelaskan. Dalam kajian ini, garis sel karsinoma kolorektal manusia (HCT-116) dirawat dengan PtNDs dengan saiz yang berbeza dan disinari dengan sinar 150 proton MeV. Nisbah peningkatan kepekaan (SER) dan penjanaan spesies oksigen reaktif (ROS) diukur. Analisis SER menunjukkan bahawa nilai SER sebanding dengan ukuran PtND, di mana ukuran PtND terbesar yang tersedia (52 nm) menghasilkan nilai SER 1.52, sementara yang terkecil (29 nm) memiliki SER 1.23. Telah diperhatikan bahawa kenaikan dos radiasi meningkatkan pengeluaran ROS pada semua sampel. Walau bagaimanapun, tahap ROS pada sampel yang dirawat PtND menunjukkan penurunan yang signifikan berbanding dengan sampel yang tidak dirawat, dan mereka berkurang dengan peningkatan ukuran PtND. Nilai ROS tertinggi dicatatkan pada 29 nm PtND, yang memiliki SER terendah. 52 nm PtND di sisi lain, mempunyai pengukuran ROS terendah. Karya ini menunjukkan bahawa dengan penyesuaian ukuran yang tepat, PtND dapat menjadi calon potensial sebagai radiosensitizer yang efektif dalam terapi sinar proton. Walau bagaimanapun, mekanisme di sebalik kesan radiosensitizing masih belum dapat dijelaskan.