تأثير نوع پوشش نانوذرات دي اكسيد تيتانيوم در ميزان اثرگذاري آن‌ها: برهم‌كنش با DNA

The Effects of Titanium dioxide Nanoparticles Coatings in the extent of their Effectiveness: DNA Interaction

سابقه و هدف: در ميان نانوذرات نيمه‌هادي، نانوذرات دي اكسيد تيتانيوم (NPS TiO2) به­ طور گسترده در صنايع نانوتكنولوژي و پزشكي مورد استفاده قرار گرفته‌اند. NPS TiO2 از راه ­هاي مختلف سنتز مي‌شوند. هدف از اين مطالعه بررسي نقش نوع پوشش مورد استفاده در سنتز NPS TiO2 بر ايجاد تغييرهاي ساختاري DNA است. مواد و روش‌ها: از طيف‌سنجي‌هاي‌ جذبي ماوراء بنفش (UV)، ‌فلورسانس و دورنگ نمايي دوراني (CD) به­ همراه آناليز پتانسيل زتا جهت بررسي تغييرهاي ايجاد شده در ساختار DNA در هنگام افزودن NPS TiO2 حل شده در ماتريكس پراكنده اتيلن گليكول، حاوي پايداركننده HNO3 و بدون پوشش استفاده گرديد. نتايج: مطالعات طيف‌سنجي UV، خاموشي فلورسانس و ثابت‌هاي اتصال نشان داد نانوذرات حل شده در ماتريكس پراكنده اتيلن گليكول (M-1 105×2/2) در مقايسه با دو نانوذره ديگر (M-1 104×2/3 براي NPS TiO2 بدون پوشش ويژه و M-1 105×1/1 براي NPS TiO2 حاوي پايداركننده HNO3)، مي‌توانند برهم­كنش قوي‌تر با DNA داشته باشند و موجب تغيير ساختار DNA شوند. طيف‌سنجي CD نشان داد در حضور NPS TiO2 استكينگ بازهاي DNA كاهش مي‌يابد و مقدار پتانسيل زتا DNA در حضور NPS TiO2 حل شده در ماتريكس پراكنده اتيلن گليكول كم­تر شده است (mV -24/60). نتيجه‌گيري: نتايج اين مطالعه نشان داد NPS TiO2 حل شده در ماتريكس پراكنده اتيلن گليكول نسبت ­به دو نوع نانوذره ديگر برهم­كنش قوي‌تري با DNA دارد. بنابراين نوع پوشش انتخابي در هنگام سنتز NPS TiO2 در ميزان برهم­كنش نانوذرات با DNA حياتي است و توجه به اين نكته در طراحي‌ نانوداروها و درمان سرطان بسيار مهم است.

Aim and background Among semiconductor nanoparticles, the titanium dioxide nanoparticles (TiO2NPs) are being widely consumed in the nanotechnology industry and medicine. TiO2NPs are synthesized in various ways. The purpose of this study was to investigate the effect of coating in the synthesis of TiO2NPs on their ability to induce structural disorder in DNA. Materials and methods Ultraviolet spectroscopy, fluorescence emission spectroscopy, circular dichroism (CD) spectroscopy, and zeta potential analysis were used to study the structural effects of DNA after interaction with TiO2NPs with ethylene glycol dispersion matrix, TiO2NPs contains HNO3 stabilizer and uncoated TiO2NPs. Results The Ultraviolet spectroscopy, fluorescence quenching and binding constants indicated that TiO2NPs with ethylene glycol dispersion matrix interacted with TiO2NPs with a higher binding constant value (2.2Í105 M-1) compare with two other TiO2NPs (2.3Í104 M-1 for uncoated TiO2NPs and 1.1Í105 M-1 for TiO2NPs contains HNO3 stabilizer). The CD spectra indicated TiO2NPs have significant influence on the DNA base stacking. The zeta potential analysis showed the surface charge of DNA especially after the addition of TiO2NPs with ethylene glycol dispersion matrix (-24.60 mV) was reduced. Conclusion This study showed that TiO2NPs with ethylene glycol dispersion matrix interact with DNA more strongly compared with two other TiO2NPs. This study indicated that the type of coating of TiO2NPs affects the DNA interaction and consequently the type of coating of nanoparticles is very important in designing nano-drugs especially for cancer treatment.