مطالعه مقايسه‌اي بارگيري DNA به نانوذرات طلاي داراي بار سطحي مثبت و منفي

A Comparative Study of DNA Loading on the Positive and Negative Surface Charge Gold Nanoparticles

اهداف: نانوذرات طلا عامل‌دارشده با DNA به‌دليل دارابودن ويژگي‌هاي منحصربه‌فرد، پتانسيل بالايي براي حل بسياري از مشكلات همچون تشخيص و درمان بيماري‌هاي ژني با استفاده از نانوفناوري فراهم مي‌كنند. بسته به هدف هر آزمايش، برهم‌كنش خاصي از DNA با نانوذره مدنظر است كه با تغييردادن پارامترهاي مختلف قابل دستيابي است. هدف اين پژوهش بررسي اثر بار سطحي نانوذرات طلا بر فرآيند اتصال زيستي و نوع اتصالات DNA به سطح و افزايش بارگيري توالي‌هاي DNA بر سطح نانوذرات طلا بود. مواد و روش‌ها: دو نوع نانوذره با قطر حدود 30نانومتر و بار سطحي مثبت و منفي سنتز شد. فرآيند اتصال زيستي نانوذرات با استفاده از سه غلظت مختلف از DNA انجام شد و با استفاده از اسپكتروسكوپي UV-Vis و فلوئورسانس مورد بررسي قرار گرفت. كمي‌سازي درصد اتصال DNA به سطح هر نانوذره با استفاده از دو روش و با كمك سنجش فلوئورسانس انجام شد. يافته‌ها: طيف SPR، اتصال DNA به سطح نانوذرات را تاييد كرد و به‌خوبي نشان‌دهنده ميزان اتصال DNA به سطح نانوذره و نيز اثر بار سطحي نانوذرات بر فرآيند اتصال زيستي بود. سنجش فلوئورسانس، درصد اتصال زيستي در نانوذرات تثبيت‌شده با CTAB را بالاتر و غيراختصاصي‌تر از نانوذرات تثبيت‌شده با سيترات نشان داد. نتيجه‌گيري: بسته به بار سطحي نانوذرات طلا، اتصالات DNA به سطح با برهم‌كنش‌ها و مقادير متفاوت از بارگيري رخ مي‌دهد. با توجه به هدف اين پژوهش، نانوذرات طلا تثبيت‌شده با سيترات و استفاده از غلظت بالاي DNA، براي رسيدن به اين هدف مناسب بودند.

Aims: Due to their unique properties, functionalized GNPs provide a high potential for solving many problems, such as diagnosis and treatment of genetic diseases using nanotechnology. Depending on the purpose of each experiment, a particular interaction of DNA and nanoparticle is desirable that can be achieved by changing various parameters. The purpose of this study was to investigate the effect of gold nanoparticles surface charge on the conjugation process and the type of DNA interactions, as well as increasing the loading of DNA on the surface of gold nanoparticles. Materials and Methods: Two types of 30nm gold nanoparticles with positive and negative charge were synthesized. Gold nanoparticles were functionalized with three different concentrations of DNA. Bioconjugation was investigated using UV-Vis and fluorescence spectroscopy. Quantification of the DNA loading on each nanoparticle surface was done using two methods by fluorescence assay. Findings: The SPR spectrum of nanoparticles confirmed the binding of DNA to the surface of nanoparticles and also illustrates the level of DNA loading to the surface of the nanoparticle, as well as the effect of the surface charge of nanoparticles on the bioconjugation process. The fluorescence assay showed a higher loading of DNA in CTAB-stabilized nanoparticles and more non-specific than citrate-stabilized nanoparticles. Conclusion: Depending on the surface charge of GNPs, DNA loading on the surface of GNPs occurs with different affinities. Based on the purpose of the study, citrate stabilized GNPs and high concentration of DNA was appropriate to achieve this goal.