Guld nanostjerner til intracellulær levering

Forskere fra det russiske videnskabsakademi udviklede en ny metode til syntese af stjerneformede nanopartikler baseret på laserbestråling. En bred vifte af tilpasselige forhold giver mulighed for at skabe et behageligt miljø for forskellige stoffer til levering til forskellige typer celler. Resultaterne offentliggøres i Journal of Biophotonics . Forskningen blev støttet af Russian Science Foundation (RNF).

Intracellulære leveringssystemer er af stor betydning for klinisk og laboratoriebiomedicinsk forskning. De nyeste teknikker baseret på virale midler, kemisk eksponering og mikroinjektioner er rettet mod at opnå maksimal effektivitet og samtidig sikre høj cellelevedygtighed. Imidlertid, ingen af ​​de aktuelt kendte metoder opfylder fuldt ud sådanne krav som kompatibilitet med forskellige celletyper og leverede objekter, minimal toksicitet, maksimal effektivitet, relativ billighed og enkel udførelse.

Forfatterne af det nye studie udviklede en ny leveringsmetode ved hjælp af guld nanostjerner:stjerneformede nanopartikler med skarpe pigge. Forskerne opnåede dem ved at reducere guldioner på sfæriske embryoner af samme metal. Derefter blev nanostjernerne aflejret i form af enkeltlag på plastoverfladen og dækket med celler. Laserbestråling fik elektromagnetiske bølger til at rejse på nanopartiklernes overflade, dermed transportere stoffer ind i cellen.

Forskere brugte pGFP (cirkulært DNA med et gen, der koder for et fluorescerende protein) til at teste effektiviteten af ​​den udviklede metode. De havde til formål at levere disse molekyler ind i HeLa-celler:menneskelige livmoderhalskræftlinjer. Denne kombination af modelceller og det leverede objekt blev valgt på grund af den hyppige brug af HeLa-celler i kliniske og biokemiske undersøgelser, samt nem test, da celler, hvortil pGFP blev leveret med succes, lyser. Effektiviteten af ​​den udviklede metode til modelceller viste sig at være mere end 95%. At skabe cellevenlige forhold førte til næsten absolut overlevelse (ca. 92 %), mens efter levering på en af ​​de mest populære måder - ved at bruge TurboFect kemisk middel - overlevede omkring 75% af cellerne.

Den udviklede metode er enklere og billigere end traditionelle kommercielle systemer til levering af molekyler ind i cellen. Fordelene kan også omfatte fraværet af direkte kontakt mellem målstoffer og celler med nanopartikler, hvilket reducerer sandsynligheden for beskadigelse af celler og leverede stoffer/ Desuden, nanostjernernes spidse overflade skaber behagelige betingelser for cellevækst og vedhæftning (cellevedhæftning til hinanden og til overfladen). Dette gør metoden anvendelig til at levere en bred vifte af molekyler til forskellige celler.

"Vi har udviklet og optimeret en ny platform til at skabe porer i celler baseret på monolag af guld nanostjerner ved hjælp af kontinuerlig laserstråling. Ved hjælp af denne metode, det er muligt at producere højeffektiv intracellulær levering af forskellige stoffer under følsomme forhold. Vi antager, at metoder, der anvender sådanne nanopartikler, kan være et alternativ til eksisterende teknologier til intracellulær levering af biomolekyler til brug i genterapi, målrettet medicinanvendelse, opnåelse af modificerede cellekulturer og anden biomedicinsk forskning, " forklarer Timofey Pylaev, en af ​​forfatterne til undersøgelsen fra det russiske videnskabsakademi.