بررسی کاهش سمیت نانومیله طلای عامل‌دارشده با پپتید بر رده سلول سرطانی هلا

نوع مقاله : پژوهشی کوتاه

نویسندگان

گروه نانوبیوتکنولوژی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده
خواص فیزیکی- شیمیایی منحصربه‌فرد مواد پلاسمونیک در مقیاس نانو توجه زیادی را در تولید ساختارهای هیبرید زیستی- نانویی به خود جلب کرده که در حسگری زیستی، تصویربرداری، تحویل و رهایش کنترل‌شده دارو کاربرد دارد. هدف این پژوهش ساخت نانومیله طلای عامل‌دارشده به‌منظور کاهش سمیت و افزایش میزان زیست‌سازگاری برای استفاده‌های بعدی به‌عنوان نانوسامانه حامل نوکلئیک‌اسید به سلول سرطانی بود. در این پژوهش، نانومیله طلا به روش رشد روی ذرات دانه ساخته و سطح آن به‌وسیله پلیمر پلی‌استایرن‌سولفونات (PSS) اصلاح شد. سپس به روش جابه‌جایی لیگاند از طریق اتصال Au-S به پپتید، عامل‌دار شد. صحت ساخت نانوسامانه توسط طیف‌سنجی فرابنفش- مرئی (Uv-Vis)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و اندازه‌گیری پتانسیل زتا مورد بررسی قرار گرفت. در پایان، مطالعه سمیت نانومیله عامل‌دارشده روی رده سلولی هلا به کمک روش MTT انجام شد. غلظت مناسب PSS و پپتید برای عامل‌دارکردن و افزایش زیست‌سازگاری نانومیله‌ها به‌ترتیب ۵۰میکرومولار و یک‌میلی‌مولار محاسبه شد که بالاترین غلظتی بود که موجب تجمع نانومیله‌ها و اختلال در مورفولوژی میله‌ای آنها نمی‌شد. اصلاح سطح نانومیله طلا با PSS و عامل‌دارکردن با پپتید به میزان قابل توجهی سبب افزایش زیست‌سازگاری آن شد. درصد زنده‌مانی سلول‌های هلا تیمارشده با نانوسامانه عامل‌دار در مقایسه با نانومیله‌های عامل‌دارنشده افزایش یافت؛ به‌طوری که غلظت ۵۰نانومولار نانوساختار عامل‌دار به‌عنوان LC۵۰ محاسبه شد در حالی که تنها کمتر از ۲۰% سلول‌های تیمارشده با غلظت مشابه از نانومیله عامل‌دارنشده، زنده ماندند. عامل‌دارکردن سطح نانومیله طلا با پپتید سبب افزایش زیست‌سازگاری آن شده و استفاده از این نانوسامانه به‌عنوان حامل در سلول‌های سرطانی را بهبود می‌بخشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Alkilany AM, Thompson LB, Boulos SP, Sisco PN, Murphy CJ. Gold nanorods: their potential for photothermal therapeutics and drug delivery, tempered by the complexity of their biological interactions. Adv Drug Deliv Rev. 2012;64(2):190-9. [Link] [DOI:10.1016/j.addr.2011.03.005]
Xia Y. Nanomaterials at work in biomedical research. Nat Mater. 2008;7:758-60. [Link] [DOI:10.1038/nmat2277]
Lei Y, Tang L, Xie Y, Xianyu Y, Zhang L, Wang P, et al. Gold nanoclusters-assisted delivery of NGF siRNA for effective treatment of pancreatic cancer. Nat Commun. 2017;8:15130. [Link] [DOI:10.1038/ncomms15130]
Gui C, Cui DX. Functionalized gold nanorods for tumor imaging and targeted therapy. Cancer Biol Med. 2012;9(4):221-33. [Link]
Chen QR, Zhang L, Stass SA, Mixson AJ. Branched co-polymers of histidine and lysine are efficient carriers of plasmids. Nucleic Acids Res. 2001;29(6):1334-40. [Link] [DOI:10.1093/nar/29.6.1334]
Adura C, Guerrero S, Salas E, Medel L, Riveros A, Mena J, et al. Stable conjugates of peptides with gold nanorods for biomedical applications with reduced effects on cell viability. ACS Appl Mater Interfaces. 2013;5(10):4076-85. [Link] [DOI:10.1021/am3028537]
Selvakannan PR, Mandal S, Phadtare S, Pasricha R, Sastry M. Capping of gold nanoparticles by the amino acid lysine renders them water-dispersible. Langmuir. 2003;19(8):3545-9. [Link] [DOI:10.1021/la026906v]
Hamon C, Bizien T, Artzner F, Even-Hernandez P, Marchi V. Replacement of CTAB with peptidic ligands at the surface of gold nanorods and their self-assembling properties. J Colloid Interface Sci. 2014;424:90-7. [Link] [DOI:10.1016/j.jcis.2014.03.002]
Alkilany AM, Nagaria PK, Wyatt MD, Murphy CJ. Cation exchange on the surface of gold nanorods with a polymerizable surfactant: polymerization, stability, and toxicity evaluation. Langmuir. 2010;26(12):9328-33. [Link] [DOI:10.1021/la100253k]
Connor EE, Mwamuka J, Gole A, Murphy CJ, Wyatt MD. Gold nanoparticles are taken up by human cells but do not cause acute cytotoxicity. Small. 2005;1(3):325-7. [Link] [DOI:10.1002/smll.200400093]
Chen QR, Zhang L, Stass SA, Mixson AJ. Co-polymer of histidine and lysine markedly enhances transfection efficiency of liposomes. Gene Ther. 2000;7(19):1698-705. [Link] [DOI:10.1038/sj.gt.3301294]
Tohidi Moghadam T, Ranjbar B. Heat induced aggregation of gold nanorods for rapid visual detection of lysozyme. Talanta. 2015;144:778-87. [Link] [DOI:10.1016/j.talanta.2015.06.025]
Becker R, Liedberg B, Käll PO. CTAB promoted synthesis of Au nanorods - Temperature effects and stability considerations. J Colloid Interface Sci. 2010;343(1):25-30. [Link] [DOI:10.1016/j.jcis.2009.10.075]
Kang, SK, Chah S, Yun CY, Yi J. Aspect ratio controlled synthesis of gold nanorods. Korean J Chem Eng. 2003;20(6):1145-8. [Link] [DOI:10.1007/BF02706952]
El-Brolossy TA, Abdallah T, Mohamed MB, Abdallah S, Easawi K, Negm S, Talaat H. Shape and size dependence of the surface plasmon resonance of gold nanoparticles studied by Photoacoustic technique. Eur Phys J Spec Top. 2008;153(1):361-4. [Link] [DOI:10.1140/epjst/e2008-00462-0]
Ni W, Kou X, Yang Z, Wang J. Tailoring longitudinal surface plasmon wavelengths, scattering and absorption cross sections of gold nanorods. ACS Nano. 2008;2(4):677-86. [Link] [DOI:10.1021/nn7003603]
Murphy CJ, Gole AM, Stone JW, Sisco PN, Alkilany AM, Goldsmith EC, et al. Gold nanoparticles in biology: beyond toxicity to cellular imaging. Acc Chem Res. 2008;41(12):1721-30. [Link] [DOI:10.1021/ar800035u]
Boca SC, Astilean S. Detoxification of gold nanorods by conjugation with thiolated poly(ethylene glycol) and their assessment as SERS-active carriers of Raman tags. Nanotechnology. 2010;21(23):235601. [Link] [DOI:10.1088/0957-4484/21/23/235601]
Rayavarapu RG, Petersen W, Hartsuiker L, Chin P, Janssen H, van Leeuwen FW, et al. In vitro toxicity studies of polymer-coated gold nanorods. Nanotechnology. 2010;21(14):145101. [Link] [DOI:10.1088/0957-4484/21/14/145101]
Leonov AP, Zheng J, Clogston JD, Stern ST, Patri AK, Wei A. Detoxification of Gold Nanorods by Treatment with Polystyrenesulfonate. ACS Nano. 2008;2(12):2481-8. [Link] [DOI:10.1021/nn800466c]
Wan J, Wang JH, Liu T, Xie Z, Yu XF, Li W. Surface chemistry but not aspect ratio mediates the biological toxicity of gold nanorods in vitro and in vivo. Sci Rep. 2015;5:11398. [Link] [DOI:10.1038/srep11398]
Hansen MB, Nielsen SE, Berg K. Re-examination and further development of a precise and rapid dye method for measuring cell growth/cell kill. J Immunol Methods. 1989;119(2):203-10. [Link] [DOI:10.1016/0022-1759(89)90397-9]