Dye-doped silica nanoparticles with HIV-1 TAT peptide for bioimaging and siRNA delivery
- 주제(키워드) silica nanoparticles , siRNA , bioimaging
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 오병근
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000046466
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약
최근에 약물전달 기술은 질병을 초기에 진단(이미징)하고 동시에 치료할 수 있는 테라그노시스로 발전하고 있다. 따라서 효과적인 치료를 위한 약물전달체 개발이 중요시 되고 있다. 나노 기술을 활용하여 다양한 물질의 나노입자를 합성할 수 있으며, 표면에 기능기를 부여함으로써, 다기능 나노입자를 쉽게 합성할 수 있다. 본 연구에서는 siRNA를 전달하기 위한 새로운 유전자 운반체로 생체 적합하고, 동시에 세포 이미징도 가능한 비 바이러스성 전달체로서 형광 실리카 나노 파티클을 합성하였으며, MTT법을 사용하여 TAT 펩타이드를 붙인 실리카 나노 입자가 아민 처리한 나노 입자보다 낮은 세포 독성을 가지고 있음을 확인 할 수 있었다. 또한, 스토버(stober)법을 이용하여 보다 쉽게 다양한 크기의 일정한 실리카 나노 파티클(30nm~1000nm)을 제조한 후, 세포를 투과하는 단백질(cell-penetrating peptide)를 썼을 때가 siRNA만을 세포에 전달하였을 때 보다 투과율이 약 4배 이상 증가 하는 것을 공초점 레이저 주사 현미경과 유세포 분석기를 통해 확인 하였으며, 파티클이 세포 핵 주변에 위치하여 작용하는 것을 알아내었다. 그 중 200nm와 500nm 크기의 실리카 파티클이 세포이미징에 가장 적합 한 것을 알 수 있었다. Red Fluorescence Protein Stable HaLa Cell line 에 siRFP를 부여한 실리카 나노입자를 투여한 결과 암세포에서 발생하는 글루타치온이 파티클과 siRNA 사이를 잇는 다이설파이드 결합을 끊고, 방출된siRFP가 작동하여 Real-Time PCR분석 결과 mRNA양이 약40% 줄어 들었으며, 단백질의 양은 약20% 줄어 들었다. 이 운반체를 이용한 암세포로의 siRNA전달은 암 질환의 억제 및 치료의 가능성을 제시할 수 있으며, 형광 실리카 나노 입자가 유전자 치료를 위해 효과적으로 사용될 수 있음을 확인하였다.
more초록/요약
The advancement of nanotechnology has contributed to the development of novel nanostructures that enable the delivery of therapeutic drugs/genes(therapy) and imaging agents(diagnosis) in tumor therapy and imaging. Multifunctional nanoparticles for drug delivery and bioimaging have progressively been developed as novel modalities for cancer treatment and diagnosis. In this study, we synthesized a probe for small interfering RNA (siRNA) delivery and imaging using APTMS coated silica nanoparticles, modified with Fluorescein isothiocyanate (FITC)-doped and cell-penetrating peptides. Dye doped silica nanoparticles(SiNPs) that have excellent fluorescence intensity and great biocompatibility could make uniform size and shape and easily control of various diameters of 30nm~1000nm. Additionally, these dye-doped SiNPs have developed surface modification using HIV1-TAT peptides. As nucleic acids alone are not able to penetrate the cell membrane, efficient vehicles are needed. The HIV-1-TAT peptides (cell-penetrating peptides) can deliver cargos such as oligonucleotides and proteins across the plasma membrane and into living cells. To investigate the particle size effect on cell imaging, the cellular uptake of various sizes of unmodified SiNPs and TAT-SiNPs by HeLa cells was examined by flow cytometer and confocal microscope. The TAT-SiNPs 200nm, 500nm in diameter may be the promising candidates to serve as carriers for further studies in bioimaging applications. We also examined the cytotoxicity of the TAT-SiNPs by MTT [3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide] assay. Cell viability test was not affected when HeLa cells were treated with TAT-SiNPs 0.1pmol. The result show that TAT conjugated silica nanoparticles were internalized by red fluorescent protein (RFP) stable HeLa cells and distributed the cytoplasm and around the nucleus, but did not penetrate the nucleus. This study demonstrates the feasibility of using TAT-siRNA-dye doped silica nanoparticles as a potential carrier for therapeutic siRNAs.
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