Development of Ag2S/PEI theranostic nanoparticles

Bu çalışmada, gen tedavisi için, medikal bölgede ışıyabilen (700-900nm) ve ağır metal içermeyen, biyouyumlu ve katyonik Ag2S kuantum noktacıkları 2MPA ve Cys gibi tiyol içeren küçük moleküller ile, altın standart olarak bilinen dallı 25kDa`luk dallı PEI yerine daha az toksik olan lineer PEI in hem yüksek (25kDa) hem de düşük (2.5kDa) moleküler ağırlıklarda karıştırılmasıyla elde edilmiştir. Lineer PEI tek başına kullanıldığında ışımaya sahip KNlar üretememektedir. Ancak, karışık kaplamaların kuantum noktacıkların ışıma şiddetinde sinerjistik bir etki yarattığı ve bu parçacıkların literatürde yer alan ve en iyi ışıyan Ag2S kuantum noktacıklarından biri olan 2MPA kaplı Ag2S kuantum noktacıklarından bile şiddetli ışıdığı görülmüştür. 2MPA/PEI kaplı kuantum noktacığının (2MPA/PEI (2.5kDa): 20/80) kuantum verimi LDS 798 yakın kızılötesi boyası ile karşılaştırıldığında % 310 bulunmuştur. Bu şimdiye kadar görülmemiş derecede yüksek bir değerdir. Zaman geçtikçe bu ışıma şiddetinin düştüğü görülse de yaklaşık 8 ay sonrasında bile çok şiddetli ışımaya sahip oldukları gözlemlenmiştir. HeLa hücre hattı ve c.elegans model organizmaları ile yapılan optik görüntüleme çalışmaları geliştirilen bu Ag2S kuantum noktacıklarının kuvvetli optik etiketler olabileceği ve optik görüntülemede başarılı olacağını göstermiştir. Çalışmada sentez pH ı ve sentez sonrası ortam pH`ının optik özelliklere etkisi de incelenmiştir. Parçacıklardan en şiddetli ışıma asidik pH (5) ortamında, en zayıf ışıma ise bazik pH (10) da görülmüştür. 2MPA/PEI kaplı kuantum noktacıklarında pH değişimi floresan ışıma dalgaboyunda bir kayma yaratmazken, Cys/PEI kaplı kuantum noktacıklarında ise pH ın düşmesiyle yüksek dalgaboylarına kayma görülmüştür. Geliştirilen kuantum noktacıklarının in vitro toksisite çalışmaları HeLa, HCT116(p53-) ve HCT116WT hücrelerinde test edildi. Genel olarak 2MPA/PEI kaplı kuantum noktacıklarının Cys/PEI kaplı olarlardan daha az toksik oldukları ve toksik etkinin 7.5 µg/mL Ag dozunda başladığı belirlendi. Cys/PEI kaplı kuantum noktacıklarının önemli ölçüde toksik oluğu değerler ise HeLa hücre hattında 7.5 µg/mL Ag, HCT116(p53-) hücre hattında 1.8 µg/mL Ag ve HCT116WT hücre hattında 1 µg/mL Ag olarak tespit edildi. Bu dozlar, parçacıkların ilaç taşıma ve tıbbi görüntüleme çalışmaları için yeterli dozlardır. Ayrıca parçacıkların hücre içi alımları ICP metoduyla belirlenilerek, toksisite ile korelasyonu, parçacık büyüklüğü, yüzey yükü gibi değerlerin, hücre alımına etkileri incelendi. Özet olarak, L-PEI/2MPA ve L-PEI/Cys karışık kaplaması olan katyonik ve yakın kızılötesi bölgesinde güçlü ışımaya sahip Ag2S kuantum noktacıkları hem yüksek hem de düşük moleküler ağarlıklardaki L-PEI ile başarıyla sentezlenmiştir. Bu KN`lar küçük ve kolloidal olarak kararlıdır. Bu da her tür canlı çalışması için çok gerekli bir özelliktir. Bu nanoparçacıkların medical görüntülemede kuvvetli optic etiketler olarak kullnaılabileceği de gösterilmiştir.