Publication:
Development and characterisation of capsaicin-encapsulated polymeric hydrogel nanocarrier for in vitro cancer therapy

cris.virtual.department#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#
cris.virtual.orcid#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#
cris.virtualsource.department52d3d9fa-5cd6-4d8f-a586-decb1b3a27cb
cris.virtualsource.orcid52d3d9fa-5cd6-4d8f-a586-decb1b3a27cb
dc.contributor.authorUmar Azhan
dc.contributor.supervisorIzzat Fahimuddin Mohamed Suffian
dc.contributor.supervisorSiti Fairuz Che Othman
dc.contributor.supervisorHazrina Ab Hadi
dc.date.accessioned2025-02-13T00:54:22Z
dc.date.available2025-02-13T00:54:22Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractCancer-related death has reached approximately 10 million worldwide, thus increasing demand for efficacious and safe anticancer therapy in order to ensure a better cancer care outcome. Capsaicin is one of a few promising compounds to fulfil this need due to its anticancer property, but its short half-life of 8 minutes limits its application in anticancer therapy. Encapsulation of capsaicin into nanoparticles is a possible solution to this problem, as they protect drugs from being degraded due to their sustained-release properties. Chitosan and κ-carrageenan was chosen for this purpose due to the ability of chitosan to passively target cancer cells and κ-carrageenan’s ability to protect drugs from degradation in the human body upon injection. Firstly, the nanoparticles were screened for a desired physicochemical characteristic such as smaller size, smaller polydispersity and higher positive charge using one-factor-at-a-time (OFAT) screening method. The screened nanoparticle containing capsaicin are then studied for their drug release behaviour using the dialysis bag method. Then, it was studied for its stability for 12 weeks in storage at 30°C and 75% RH. Lastly, the anticancer effect of the nanoparticles towards SiHa (uterine) cancer), MCF-7 (breast cancer) and HeLa (cervical) were investigated using MTT assay. The screening process reduced the size and PDI of the synthesised nanoparticles from 433.6±19.523 nm and 0.354±0.019 to a size and PDI as low as 189.6±5.39 nm and 0.218±0.0191 respectively, with capsaicin encapsulation. Zeta potential value was largely maintained significantly (p<0.05) above +30 mV throughout the process. Loading the nanoparticles with capsaicin does not change these characteristics but causes nanoparticle swelling to occur at a higher magnitude, although statistically insignificant. At 300μg/mL, the capsaicin was encapsulated at an efficiency of up to 27.298±4.030% and capacity of 13.284±3.025%. Capsaicin release from the nanoparticle occurs at a slower rate than free capsaicin, indicating sustained-release properties. Mathematical model fitting implies that the release mechanism is biphasic in nature involving capsaicin dissolution and diffusion through the polymeric network. Stability studies indicate that the nanoparticles are only stable for 1 week before significant changes in physicochemical characteristics occur, although this is in the case of storage in 30 °C and 75% relative humidity condition, which is not typical for nanoformulations. Cytotoxicity study results reveals that while free capsaicin is cytotoxic towards the three cell lines at concentrations under 400 μM, capsaicin-loaded nanoparticles are generally not different from empty nanoparticles, showing that nanoparticle encapsulation masks the anticancer effect of capsaicin. The current study demonstrates that the issue of hydrophobicity of capsaicin remains as a major issue for capsaicin-encapsulated nanoparticles to exert cytotoxic effect, and hence this problem must be addressed. The current study concludes that the current nanoformulation will require a massive overhaul aiming for increased encapsulation or reduction of polymeric material used to improve cytotoxicity. Improvement on the stability of the nanoparticle is possible in future research by introducing an additional cross-linking step to improve nanoparticle integrity. The current study is significant due to it being the first attempt at encapsulating capsaicin in a chitosan-carrageenan nanoparticle.
dc.description.abstractarabicوصلت الوفيات المرتبطة بالسرطان إلى ما يقرب من 10 ملايين في جميع أنحاء العالم ، مما زاد من الطلب على العلاجات الفعالة والآمنة المضادة للسرطان لضمان نتائج أفضل لرعاية مرضى السرطان. الكابسيسين هو أحد المركبات الواعدة القليلة التي تلبي هذه الحاجة بسبب خصائصه المضادة للسرطان. ومع ذلك ، فإن نصف عمره القصير البالغ 8 دقائق يحد من تطبيقه في العلاج المضاد للسرطان. يعد تغليف الكابسيسين في جسيمات نانوية حلا محتملا لهذه المشكلة ، حيث تحمي الجسيمات النانوية الأدوية من التحلل من خلال خصائص الإطلاق المستدام. تم اختيار الشيتوزان و-κ الكاراجينان لهذا الغرض بسبب قدرة الشيتوزان على استهداف الخلايا السرطانية بشكل سلبي وقدرة-κ الكاراجينان على حماية الأدوية من التحلل في جسم الإنسان عند الحقن. أولا ، تم فحص الجسيمات النانوية بحثا عن الخصائص الفيزيائية والكيميائية المرغوبة ، مثل الحجم الأصغر ، والتشتت المتعدد المنخفض ، والشحنة الموجبة الأعلى ، باستخدام طريقة الفحص ذات العامل الواحد في كل مرة .(OFAT) ثم تمت دراسة الجسيمات النانوية التي تم فحصها والتي تحتوي على الكابسيسين لسلوكها في إطلاق الدواء باستخدام طريقة كيس غسيل الكلى. بعد ذلك ، تم تقييم استقرارها على مدى 12 أسبوعا من التخزين عند 30 درجة مئوية و 75 ٪ رطوبة نسبية .(RH) أخيرا ، تم اختبار التأثيرات المضادة للسرطان للجسيمات النانوية على خطوط خلايا SiHa )سرطان الرحم( و MCF-7 )سرطان الثدي( وHeLa )سرطان عنق الرحم( باستخدام مقايسة .MTT خفضت عملية الفرز حجم ومؤشر التشتت المتعدد(PDI) ل للجسيمات النانوية المركب ة من 433.6 ± 19.523 نانومتر و 0.354 ± 0.019 إلى 189.6 ± 5.39 نانومتر و 0.218 ± 0.0191 ، على التوالي ، مع تغليف الكابسيسين. ظلت قيم Zeta المحتملة بشكل ملحوظ (0.05 > p) فوق +30 مللي فولت طوال العملية. لم يغير تحميل الجسيمات النانوية بالكابسيسين هذه الخصائص ولكنه تسبب في تورم الجسيمات النانوية بحجم أكبر ، على الرغم من أن هذا كان ضئيلا من الناحية الإحصائية. عند 300 ميكروغرام / مل ، تم تغليف الكابسيسين بكفاءة تصل إلى 27.298 ± 4.030٪ وسعة 13.2843.025 ± ٪. حدث إطلاق الكابسيسين من الجسيمات النانوية بمعدل أبطأ من الكابسيسين الحر ، مما يشير إلى خصائص الإطلاق المستدام. اقترح تركيب النموذج الرياضي أن آلية الإطلاق كانت ثنائية الطور بطبيعتها ، وتنطوي على انحلال الكابسيسين وانتشاره عبر الشبكة البوليمرية. أشارت دراسات الاستقرار إلى أن الجسيمات النانوية ظلت مستقرة لمدة أسبوع واحد فقط قبل حدوث تغييرات كبير ة في الخصائص الفيزيائية والكيميائية. ومع ذلك ، لوحظت هذه النتيجة في ظل ظروف تخزين تبلغ 30 درجة مئوية و 75٪ رطوبة نسبية ، وهي ليست نموذجية للتركيبات النانوية. كشفت دراسات السمية الخلوية أنه في حين أن الكابسيسين الحر كان ساما للخلايا تجاه خطوط الخلايا الثلاثة بتركيزات أقل من 400 ميكرومتر، فإن الجسيمات النانوية المحملة بالكابسيسين لم تكن مختلفة بشكل عام بشكل كبير عن الجسيمات النانوية الفارغة. تشير هذه النتيجة إلى أن تغليف الجسيمات النانوية يخفي التأثيرات المضادة للسرطان للكابسيسين. توضح الدراسة الحالية أن الكراهية للماء للكابسيسين لا تزال تمثل تحديا كبيرا للجسيمات النانوية المغلفة بالكابسيسين لممارسة تأثيرات سامة للخلايا ، ومعالجة هذه المشكلة أمر بالغ الأهمية. وخلصت الدراسة إلى أن التركيبة النانوية الحالية تتطلب تحسينا كبيرا ، مع التركيز على زيادة كفاءة التغليف أو تقليل كمية الموا د البوليمرية المستخدمة لتعزيز السمية الخلوية. يمكن تحقيق تحسينات في الاستقرار في البحوث المستقبلية من خلال إدخال خطوة إضافية للربط المتقاطع لتعزيز سلامة الجسيمات النانوية. هذه الدراسة مهمة لأنها تمثل المحاولة الأولى لتغليف الكابسيسين في الجسيمات النانوية للشيتوزان -κ -الكاراجينان.
dc.description.callnumberet RM 666 H57 U48D 2025
dc.description.cpsemailcps2u@iium.edu.my
dc.description.degreelevelMaster
dc.description.emailumarazhan@yahoo.com
dc.description.identifierThesis : Development and characterisation of capsaicin-encapsulated polymeric hydrogel nanocarrier for in vitro cancer therapy / by Umar bin Azhan
dc.description.identityG2026305Umarazhan
dc.description.kulliyahKulliyyah of Pharmacy
dc.description.nationalityMALAYSIA
dc.description.notesThesis (MSPHT)--International Islamic University Malaysia, 2025.
dc.description.physicaldescription1 online resource (xxx, 176 (23) leaves) ; color illustrations.
dc.description.programmeMaster of Science in Pharmacy (Pharmaceutical Technology
dc.identifier.urihttps://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/32723
dc.language.isoen
dc.publisherKuantan, Pahang : Kulliyyah of Pharmacy, International Islamic University Malaysia, 2025
dc.rightsOWNED BY IIUM
dc.subjectcancer;nanoparticles;capsaicin
dc.subject.lcshCapsaicin -- pharmacology
dc.subject.lcshCapsaicin -- Physiological effect
dc.subject.lcshCapsaicin -- Therapeutic use
dc.titleDevelopment and characterisation of capsaicin-encapsulated polymeric hydrogel nanocarrier for in vitro cancer therapy
dc.typemaster thesis
dspace.entity.typePublication
oairecerif.author.affiliation#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
G2026305Umarazhan_SEC.pdf
Size:
27.51 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
Full text

Collections