To prepare a water-insoluble camptothecin (CPT) delivery carrier, hydrophobically modified glycol chitosan (HGC) nanoparticles were constructed by chemical conjugation of hydrophobic 5β-cholanic acid moieties to the hydrophilic glycol chitosan backbone. Insoluble anticancer drug, CPT, was easily encapsulated into HGC nanoparticles by a dialysis method and the drug loading efficiency was above 80%. CPT-encapsulated HGC (CPT-HGC) nanoparticles formed nano-sized self-aggregates in aqueous media (280–330 nm in diameter) and showed sustained release of CPT for 1 week. Also, HGC nanoparticles effectively protected the active lactone ring of CPT from the hydrolysis under physiological condition, due to the encapsulation of CPT into the hydrophobic cores in the HGC nanoparticles. The CPT-HGC nanoparticles exhibited significant antitumor effects and high tumor targeting ability towards MDA-MB231 human breast cancer xenografts subcutaneously implanted in nude mice. Tumor growth was significantly inhibited after i.v. injection of CPT-HGC nanoparticles at doses of 10 mg/kg and 30 mg/kg, compared to free CPT at dose of 30 mg/kg. The significant antitumor efficacy of CPT-HGC nanoparticles was attributed to the ability of the nanoparticles to show both prolonged blood circulation and high accumulation in tumors, as confirmed by near infrared (NIR) fluorescence imaging systems. Thus, the delivery of CPT to tumor tissues at a high concentration, with the assistance of HGC nanoparticles, exerted a potent therapeutic effect. These results reveal the promising potential of HGC nanoparticles-encapsulated CPT as a stable and effective drug delivery system in cancer therapy.

To make a tumor targeting nano-sized drug delivery system, biocompatible and biodegradable glycol chitosan (Mw = 250 kDa) was modified with hydrophobic cholanic acid. The resulting hydrophobically modified glycol chitosans (HGCs) that formed nano-sized self-aggregates in an aqueous medium were investigated as an anticancer drug carrier in cancer treatment. Insoluble anticancer drug, cisplatin (CDDP), was easily encapsulated into the hydrophobic cores of HGC nanoparticles by a dialysis method, wherein the drug loading efficiency was about 80%. The CCDP-encapsulated HGC (CDDP-HGC) nanoparticles were well-dispersed in aqueous media and they formed a nanoparticles structure with a mean diameter about 300–500 nm. As a nano-sized drug carrier, the CDDP-HGC nanoparticles released the drug in a sustained manner for a week and they were also less cytotoxic than was free CDDP, probably because of sustained release of CDDP from the HGC nanoparticles. The tumor targeting ability of CDDP-HGC nanoparticles was confirmed by in vivo live animal imaging with near-infrared fluorescence Cy5.5-labeled CDDP-HGC nanoparticles. It was observed that CDDP-HGC nanoparticles were successfully accumulated by tumor tissues in tumor-bearing mice, because of the prolonged circulation and enhanced permeability and retention (EPR) effect of CDDP-HGC nanoparticles in tumor-bearing mice. As expected, the CDDP-HGC nanoparticles showed higher antitumor efficacy and lower toxicity compared to free CDDP, as shown by changes in tumor volumes, body weights, and survival rates, as well as by immunohistological TUNEL assay data. Collectively, the present results indicate that HGC nanoparticles are a promising carrier for the anticancer drug CDDP.