Взаємодія суперпарамагнітних наночасток оксиду заліза з ДНК і БСА
Анотація
Актуальність. Суперпарамагнітні наночастки оксиду заліза широко використовуються у різноманітних біомедичних технологіях, зокрема, як носії лікарських препаратів для їх доставки до мішені. Оскільки планується використовувати комплекси наночасток оксиду заліза з препаратами in vivo, необхідно з’ясувати, чи можливе конкурентне зв’язування наночасток з біологічно важливими макромолекулами (нуклеїновими кислотами та білками).
Мета роботи. Дослідити можливість комплексоутворення наночасток оксиду заліза з ДНК і сироватковим альбуміном.
Матеріали та методи. Використовувались немодифіковані та покриті цитратом натрію наночастки оксиду заліза з різними поверхневими зарядами, бичачий сироватковий альбумін (БСА) і ДНК з тимусу теляти. Комплекси наночасток з макромолекулами було осаджено за допомогою зовнішнього магнітного поля. Дослідження проводились методом спектрофотометрії у видимій і ультрафіолетовій областях.
Результати. Щоб дослідити взаємодію наночасток оксиду заліза з БСА і ДНК, спектри надосадових рідин подвійних систем порівнювались зі спектрами відповідних контрольних розчинів макромолекул. У системі ДНК-наночастки зменшення поглинання ДНК у надосадовій рідині спостерігається лише для немодифікованих наночасток. За нашими розрахунками, максимально можливе співвідношення концентрації зв’язаної ДНК до концентрації наночасток складає приблизно 2.5×10-4 моль/г. Взаємодія БСА з наночастками, покритими цитратом натрію, викликає невелике зростання поглинання надосадової рідини відносно поглинання контрольного розчину білка. Це може бути пов’язано з тим, що утворені комплекси не осаджуються під впливом магнітного поля. Спектри надосадової рідини суміші БСА з немодифікованими наночастками і контрольного розчину білка практично не відрізняються.
Висновки. Отримані результати свідчать про те, що комплекси утворюються між ДНК і немодифікованими наночастками, а також між БСА та наночастками, покритими цитратом натрія. Це необхідно брати до уваги при використанні наночасток оксиду заліза у якості носіїв лікарських препаратів.
Завантаження
Посилання
Pan, B.-F., Gao, F., & Ao, L.-M. (2005) Investigation of interactions between dendrimer-coated magnetite nanoparticles and bovine serum albumin. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 293, 252-258. doi: 10.1016/j.jmmm.2005.02.018
Macaroff, P. P., Oliveira, D. M., Lacava, Z. G. M., Azevedo, R. B., Lima, E. C. D., Morais, P. C., & Tedesco, A. C. (2004) The Effect of Bovine Serum Albumin on the Binding Constant and Stoichiometry of Biocompatible Magnetic Fluids. IEEE Transactions on Magnetics, 40(4), 3027–3029. doi: 10.1109/TMAG.2004.829204
Yang, Q., Liang, J., & Han, H. (2009) Probing the Interaction of Magnetic Iron Oxide Nanoparticles with Bovine Serum Albumin by Spectroscopic Techniques. The Journal of Physical Chemistry B, 113(30), 10454–10458. doi: 10.1021/jp904004w
Xu, J.-K., Zhang, F.-F., Sun, J.-J., Sheng, J., Wang, F., & Sun, M. (2014) Bio and Nanomaterials Based on Fe3O4. Molecules, 19, 21506-21528. doi: 10.3390/molecules191221506
Berry, C., & Curtis, A. (2003) Functionalisation of magnetic nanoparticles for applications in biomedicine. Journal of Physics D: Applied Physics, 36, R198-R206. doi: 10.1016/j.nantod.2010.05.003
Lu, A.-H., Salabas, E.L., & Schuth, F. (2007) Magnetic nanoparticles: synthesis, protection, functionalization, and application. Angewandte Chemie-International Edition, 46, 1222-1244. doi:10.1002/anie.200602866
Kudr, J., Haddad, Y., Richtera, L., Adam, V., & Zitka O. (2017) Magnetic Nanoparticles: From Design and Synthesis to Real World Applications. Nanomaterials, 7(9), 243. doi: 10.3390/nano7090243
Aggarwal, P., Hall, J. B., McLeland, Ch. B., Dobrovolskaia, M. A., & McNeil S. E. (2009) Nanoparticle interaction with plasma proteins as it relates to particle biodistribution, biocompatibility and therapeutic efficacy. Advanced Drug Delivery Reviews, 61(6), 428-437. doi: 10.1016/j.addr.2009.03.009
Yelenich, O.V., Solopan, S.O., Kolodiazhnyi, T.V., Greneche, J.M., & Belous A.G. (2015) Synthesis of iron oxide nanoparticles by different methods and study of their properties. Solid State Phenomena, 230, 108-113. doi: 10.4028/www.scientific.net/SSP.230.108
Vakula, A., Tarapov, S., Bereznyak, E., Gladkovskaya, N., Dukhopelnikov, E., & Herus A. (2016) Spectral Investigation of Magnetite Nanoparticles Interaction with Charged Drugs. 9th international Kharkiv symposium on physics and engineering of microwaves, millimeter and submillimeter waves MSMW'2016, Kharkiv, June 21-24, 2016. (pp. A30). doi: 10.1109/MSMW.2016.7538006
Nigam, S., Barick, K.C., & Bahadur, D. (2011) Development of citrate-stabilized Fe3O4 nanoparticles: conjugation and release of doxorubicin for therapeutic applications. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 323, 237-243. doi: 10.1016/j.jmmm.2010.09.009
Gill, S. C., & von Hippel, P. H. (1989) Calculation of Protein Extinction Coefficients from Amino Acid Sequence Data. Analytical Biochemistry, 182(2), 319-326. doi: 10.1016/0003-2697(89)90602-7
Barcelо, F., Capо, D., & Portugal, J. (2002) Thermodynamic characterization of the multivalent binding of chartreusin to DNA. Nucleic Acids Research, 30(20), 4567-4573. doi: 10.1093/nar/gkf558
Yiu, H. H. P., Bouffier, L., Boldrin, P., Long, J., Claridge, J. B., & Rosseinsky, M. J. (2013) Comprehensive Study of DNA Binding on Iron(II,III) Oxide Nanoparticles with a Positively Charged Polyamine Three-Dimensional Coating. Langmuir, 29(36), 11354-11365. doi: 10.1021/la400848r
Haddad, Y., Xhaxhiu, K., Kopel, P., Hynek, D., Zitka, O., & Adam, V. (2016) The Isolation of DNA by Polycharged Magnetic Particles: An Analysis of the Interaction by Zeta Potential and Particle Size. International Journal of Molecular Sciences, 17(4), 550. doi: 10.3390/ijms17040550
Liu, C. H., Tsao, M. H., Sahoo, S. L., & Wu, W. C. (2017) Magnetic nanoparticles with fluorescence and affinity for DNA sensing and nucleus staining. RSC Advances, 7, 5937-5947. doi: 10.1039/C6RA25610D
Shahabadi, N., Falsafi, M., Feizi, F., & Khodarahmi, R. (2016) Functionalization of γ-Fe2O3@SiO2 nanoparticles with antiviral drug zidovudine: Synthesis, characterization, in vitro cytotoxicity and DNA interaction studies. RSC Advances, 6, 73605-73616. doi: 10.1039/C6RA16564H
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
