Name: synthesis, functionalization, and characterization of fusogenic porous silicon nanoparticles for oligonucleotide delivery
Uploaded: 2019-04-16T14:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthesis, Functionalization, and Characterization of Fusogenic Porous Silicon Nanoparticles for Oligonucleotide Delivery at JoVE.com

यह कार्य अनुबंध # R01 AI132413-01 के माध्यम से स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थानों द्वारा समर्थित है ।

1. असुरक्षित सिलिकॉन नैनोकणों का संश्लेषण (pSINPs)
चेतावनी: हमेशा सावधानी का प्रयोग करें जब hydrofluoric एसिड (एचएफ) के साथ काम कर रहे । अपनी सुरक्षा डेटा शीट (एसडीएस) के अनुसार सभी सुरक्षा गाइड का पालन करें, ?...

<ol>
	<li>Ryther, R. C. C., Flynt, A. S., Phillips Iii, J. A., Patton, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=siRNA+therapeutics:+big+potential+from+small+RNAs.">siRNA therapeutics: big potential from small RNAs.</a> Gene Therapy. 12, 5 (2004).</li><li>Scherman, D., Rousseau, A., Bigey, P., Escriou, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+pharmacology:+progresses+in+siRNA+delivery+and+therapeutic+applications.">Genetic pharmacology: progresses in siRNA delivery and therapeutic applications.</a> Gene Therapy. 24, 151 (2017).</li><li>Broderick, J. A., Zamore, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MicroRNA+therapeutics.">MicroRNA therapeutics.</a> Gene Therapy. 18, 1104 (2011).</li><li>Geisler, A., Fechner, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MicroRNA-regulated+viral+vectors+for+gene+therapy.">MicroRNA-regulated viral vectors for gene therapy.</a> World Journal of Experimental Medicine. 6 (2), 37-54 (2016).</li><li>Williams, P. D., Kingston, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmid-mediated+gene+therapy+for+cardiovascular+disease.">Plasmid-mediated gene therapy for cardiovascular disease.</a> Cardiovascular Research. 91 (4), 565-576 (2011).</li><li>Ferreira, G. N. M., Monteiro, G. A., Prazeres, D. M. F., Cabral, J. M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Downstream+processing+of+plasmid+DNA+for+gene+therapy+and+DNA+vaccine+applications.">Downstream processing of plasmid DNA for gene therapy and DNA vaccine applications.</a> Trends in Biotechnology. 18 (9), 380-388 (2000).</li><li>Shim, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Therapeutic+gene+editing:+delivery+and+regulatory+perspectives.">Therapeutic gene editing: delivery and regulatory perspectives.</a> Acta Pharmacologica Sinica. 38, 738 (2017).</li><li>Carlson, D. F., Fahrenkrug, S. C., Hackett, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeting+DNA+With+Fingers+and+TALENs.">Targeting DNA With Fingers and TALENs.</a> Molecular Therapy - Nucleic Acids. 1, (2012).</li><li>Dai, W. -. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CRISPR-Cas9+for+in+vivo+Gene+Therapy:+Promise+and+Hurdles.">CRISPR-Cas9 for in vivo Gene Therapy: Promise and Hurdles.</a> Molecular Therapy - Nucleic Acids. 5, e349 (2016).</li><li>Adli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+CRISPR+tool+kit+for+genome+editing+and+beyond.">The CRISPR tool kit for genome editing and beyond.</a> Nature Communications. 9 (1), 1911 (2018).</li><li>Houseley, J., Tollervey, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Many+Pathways+of+RNA+Degradation.">The Many Pathways of RNA Degradation.</a> Cell. 136 (4), 763-776 (2009).</li><li>Sahay, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficiency+of+siRNA+delivery+by+lipid+nanoparticles+is+limited+by+endocytic+recycling.">Efficiency of siRNA delivery by lipid nanoparticles is limited by endocytic recycling.</a> Nature Biotechnology. 31 (7), 653-658 (2013).</li><li>Wang, Y., Huang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+window+onto+siRNA+delivery.">A window onto siRNA delivery.</a> Nature Biotechnology. 31 (7), 611-612 (2013).</li><li>Gilleron, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image-based+analysis+of+lipid+nanoparticle-mediated+siRNA+delivery,+intracellular+trafficking+and+endosomal+escape.">Image-based analysis of lipid nanoparticle-mediated siRNA delivery, intracellular trafficking and endosomal escape.</a> Nature Biotechnology. 31 (7), 638-646 (2013).</li><li>Kim, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immunogene+therapy+with+fusogenic+nanoparticles+modulates+macrophage+response+to+Staphylococcus+aureus.">Immunogene therapy with fusogenic nanoparticles modulates macrophage response to Staphylococcus aureus.</a> Nature Communications. 9 (1), 1969 (2018).</li><li>Zhang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+Disruption+of+G&#60;sub&#62;0&#60;/sub&#62;/G&#60;sub&#62;1&#60;/sub&#62;+Switch+Gene+2+Enhances+Adipose+Lipolysis,+Alters+Hepatic+Energy+Balance,+and+Alleviates+High-Fat+Diet&#8211;Induced+Liver+Steatosis.">Targeted Disruption of G&#60;sub&#62;0&#60;/sub&#62;/G&#60;sub&#62;1&#60;/sub&#62; Switch Gene 2 Enhances Adipose Lipolysis, Alters Hepatic Energy Balance, and Alleviates High-Fat Diet&#8211;Induced Liver Steatosis.</a> Diabetes. 63 (3), 934-946 (2014).</li><li>Schlosser, K., Taha, M., Deng, Y., Stewart, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systemic+delivery+of+MicroRNA+mimics+with+polyethylenimine+elevates+pulmonary+microRNA+levels,+but+lacks+pulmonary+selectivity.">Systemic delivery of MicroRNA mimics with polyethylenimine elevates pulmonary microRNA levels, but lacks pulmonary selectivity.</a> Pulmonary Circulation. 8 (1), 2045893217750613 (2018).</li><li>Komarov, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+genetics-directed+identification+of+novel+pharmacological+inhibitors+of+FAS-+and+TNF-dependent+apoptosis+that+protect+mice+from+acute+liver+failure.">Functional genetics-directed identification of novel pharmacological inhibitors of FAS- and TNF-dependent apoptosis that protect mice from acute liver failure.</a> Cell Death &#38; Disease. 7, e2145 (2016).</li></ol>

छिद्रक सिलिकॉन नैनोकणों का संश्लेषण चित्रा 5में दिखाया गया है । फ्यूजेनिक pSiNPs के संश्लेषण में महत्वपूर्ण कदम लोड हो रहा है कदम (चरण 3) में है । यदि फ्यूजेनिक नैनोकणों के बाद संश्लेषण (च?...

जीन थेरेपी एक चिकित्सीय परिणाम प्राप्त करने के लिए विशिष्ट जीन अभिव्यक्ति modulates । जीन मॉडुलन के लिए अनेक उपकरणों की खोज की गई है और अध्ययन किया गया है, जिनमें राइबोन्यूक्लीइक अम्ल हस्तक्षेप (आरएनआई) का उपयोग करके ओलिगोन्यूक्लिओटिडेस (उदा., लघु दखल आरएनए (सिरना)1,2, माइक्रोना (मिरना)3,4 ), डीएनए plasmids5,6, नाभिकों (जैसे, जस्ता उंगली, टैलेंस)7,8, और crispr/Cas9 सिस्टम9,10. जबकि कार्रवाई के प्रत्येक उपकरण के तंत्र अलग है, उपकरण के सभी सेल के कोशिका द्रव्य या नाभिक सक्रिय होने के लिए पहुंचना चाहिए । जैसे, जबकि इन उपकरणों के लिए विट्रो में जीन अभिव्यक्ति नियमन में महत्वपूर्ण प्रभाव पैदा साबित कर दिया है, vivo प्रभावकारिता में extracellular और intracellular बाधाओं से ग्रस्त है । तथ्य यह है कि उपकरण जैविक मूल के हैं के कारण, कई एंजाइम और निकासी प्रणाली हमारे शरीर में मौजूद है कि नीचा या विदेशी अणुओं को दूर करने की क्षमता है11. इस स्थिति में भी कि उपकरण लक्ष्य कक्ष तक पहुंचते हैं, वे endocytosis से पीड़ित हैं; सेलुलर की एक विधा जो कोशिका के बाहर के औजार को नीचा या निष्कासित करने वाली अम्लीय पेट की तरह उपकरण को संपुटित और जाल में झोंक लेती है । वास्तव में, अध्ययनों से पता चला है कि लिपिड नैनोकणों मैक्रोपिनोसाइटोसिस के माध्यम से endocytosed रहे हैं, जिसमें से लगभग ७०% सिरना के 24घंटे के भीतर कोशिकाओं से exocytosed हैं12,13। शेष सिरना के बहुमत लायोसोमल मार्ग के माध्यम से अपमानित कर रहे हैं, और अंततः केवल 1-2% सिरना है कि शुरू में नैनोकणों के साथ सेल में प्रवेश करती है एंडोसोमल एस्केप प्राप्त करने के लिए संभावित रूप से गुजरना rnai13,14 .
हम हाल ही में फ्यूजेनिक झरवाला सिलिकॉन नैनोकणों (एफ psinps) है कि एक सिरना भरी हुई है विकसित की है झरझरा सिलिकॉन नैनोकणों से बना कोर, और एक फ्यूजेनिक लिपिड शैल15। एफ psinps अन्य पारंपरिक oligonucleotide वितरण प्रणाली पर तीन प्रमुख लाभ वर्तमान: (1) एक फ्यूजेनिक लिपिड कोटिंग जो endocytosis बाईपास करने के लिए कणों को सक्षम बनाता है और पूरे पेलोड सीधे सेल कोशिका द्रव्य में देने के लिए (बनाम 1-2% 13,14endocytosed कणों द्वारा प्राप्त) (चित्रा 1); (2) pSiNPs में सिरना की उच्च मास लोडिंग (> 20 wt% पारंपरिक सिस्टम द्वारा 1-15 wt% की तुलना में)15, जो तेजी से साइटोप्लाज्म में नीचा (एक बार कोर कणों फ्यूजेनिक तेज के माध्यम से लिपिड कोटिंग शेड) सिरना रिहाई के लिए; और (3) vivo में वांछित सेल प्रकार के लिए चयनात्मक अभिलक्ष्यन के लिए पेप्टाइड संयुग्मन लक्ष्यीकरण ।
एफ-पीसीएनपी प्रणाली ने महत्वपूर्ण जीन साइलेंसिंग प्रभावकारिता (विट्रो में > 95%; वीवो में > 80%) तथा एस-ऑरियस निमोनिया के घातक माउस मॉडल में अनुवर्ती चिकित्सीय प्रभाव का प्रदर्शन किया है; जिसके परिणाम पहले15प्रकाशित किए गए थे । हालांकि, एफ pSiNP प्रणाली की जटिल संरचना नाजुक हैंडलिंग और ठीक tuned अनुकूलन के लिए वर्दी और स्थिर नैनोकणों उत्पंन करने की आवश्यकता है । इस प्रकार, इस काम का उद्देश्य एक संपूर्ण प्रोटोकॉल पेश करने के लिए है, साथ ही संश्लेषण के लिए अनुकूलन रणनीतियों, functionalization, और एफ pSiNPs के लक्षण वर्णन शक्तिशाली जीन साइलेंसिंग प्रभाव के लिए सिरनास के लक्षित डिलीवरी में इस्तेमाल किया जाएगा ।

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1192px;" width="1191">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DMPC)</td>
			<td style="width:163px;">Avanti Polar Lipids</td>
			<td style="width:119px;">850345P</td>
			<td style="width:512px;">Powder</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:399px;">1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium-propane (chloride salt) (DOTAP)</td>
			<td style="width:163px;">Avanti Polar Lipids</td>
			<td style="width:119px;">890890P</td>
			<td style="width:512px;">Powder</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:399px;">1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[maleimide(polyethylene glycol)-2000] (ammonium salt) (DSPE-PEG(2000) Maleimide)</td>
			<td style="width:163px;">Avanti Polar Lipids</td>
			<td style="width:119px;">880126P</td>
			<td style="width:512px;">Powder</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">Aluminum foil</td>
			<td style="width:163px;">VWR International, LLC</td>
			<td style="width:119px;">12175-001</td>
			<td style="width:512px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">Calcium chloride (CaCl2)</td>
			<td style="width:163px;">Spectrum</td>
			<td style="width:119px;">C1977</td>
			<td style="width:512px;">Anhydrous, Pellets</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">Chloroform</td>
			<td style="width:163px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">C6061</td>
			<td style="width:512px;"></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:25px;width:399px;">Computer</td>
			<td style="width:163px;">Dell</td>
			<td style="width:119px;">Dimension 9200</td>
			<td style="width:512px;">Any computer with PCI card slot is acceptable</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:399px;">Dil Stain (1,1&#39;-Dioctadecyl-3,3,3&#39;,3&#39;-Tetramethylindocarbocyanine Perchlorate (&#39;DiI&#39;; DiIC18(3)))</td>
			<td style="width:163px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:119px;">D3911</td>
			<td style="width:512px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">Ethanol (EtOH)</td>
			<td style="width:163px;">UCSD Store</td>
			<td style="width:119px;">111</td>
			<td style="width:512px;">200 Proof</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">Hydrofluric acid (HF)</td>
			<td style="width:163px;">VWR International, LLC</td>
			<td style="width:119px;">MK264008&#160;</td>
			<td style="width:512px;">Purity: 48%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">Keithley 2651a Sourcemeter</td>
			<td style="width:163px;">Keithley</td>
			<td style="width:119px;">2651A</td>
			<td style="width:512px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">LabVIEW</td>
			<td style="width:163px;">National Instruments</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:512px;">Sample program available at: http://sailorgroup.ucsd.edu/sofware/</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:399px;">LysoTracker Green DND-26</td>
			<td style="width:163px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">L7526</td>
			<td style="width:512px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">Liposome extrusion set with heating block</td>
			<td style="width:163px;">Avanti Polar Lipids</td>
			<td style="width:119px;">610000</td>
			<td style="width:512px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">Microcon-30kDa Centrifugal Filter Unit</td>
			<td style="width:163px;">EMD Millipore</td>
			<td style="width:119px;">MRCF0R030</td>
			<td style="width:512px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">O-ring</td>
			<td style="width:163px;">ChemGlass</td>
			<td style="width:119px;">CG-305-220</td>
			<td style="width:512px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Phosphate-buffered saline (PBS)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>10010-049</td>
			<td style="width:512px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">Platinum coil</td>
			<td style="width:163px;">VWR International, LLC</td>
			<td style="width:119px;">AA10285-BU</td>
			<td style="width:512px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">Potassium hydroxide (KOH)</td>
			<td style="width:163px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">P250-3</td>
			<td style="width:512px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">Silicon wafer</td>
			<td style="width:163px;">Siltronix</td>
			<td style="width:119px;">Custom order</td>
			<td style="width:512px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:399px;">siRNA</td>
			<td style="width:163px;">Dharmacon</td>
			<td style="width:119px;">Custom order</td>
			<td style="width:512px;">IRF5, sense 5&#8217;-dTdT-CUG CAG AGA AUA ACC CUG A-dTdT-3&#8217; and antisense 5&#8217;-dTdT UCA GGG UUA UUC UCU GCA G dTdT-3&#8217;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">Sonicator</td>
			<td style="width:163px;">VWR International, LLC</td>
			<td style="width:119px;">97043-960</td>
			<td style="width:512px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:399px;">Targeting peptide (CRV)</td>
			<td style="width:163px;">CPC Scientific</td>
			<td style="width:119px;">Custom order</td>
			<td style="width:512px;">sequence CRVLRSGSC; made cyclic by a disulfide bond between the side chains of the two cysteine residues</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:399px;">Teflon etch cell</td>
			<td style="width:163px;">Interface Performance Materials, Inc.</td>
			<td style="width:119px;">Custom order</td>
			<td style="width:512px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">UltraPure DNase/RNase-Free Distilled Water&#160;</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>10977015</td>
			<td style="width:512px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis, functionalization, and characterization of fusogenic porous silicon nanoparticles for oligonucleotide delivery

जीन थेरेपी के आगमन के साथ, vivo न्यूक्लिओटाइड में एक प्रभावी विकास-पेलोड डिलीवरी प्रणाली समानांतर आयात की बन गई है । फ्यूजेनिक झरनी सिलिकॉन नैनोकणों (एफ psinps) हाल ही में अपने उच्च ओलिगोन्यूक्लिओटाइड लदान क्षमता और अद्वितीय सेलुलर तेज मार्ग है कि endocytosis से बचा जाता है के कारण vivo जीन मुंह बंद प्रभावकारिता में उच्च प्रदर्शन किया है । एफ pSiNPs के संश्लेषण एक बहु कदम प्रक्रिया है कि शामिल है: (1) लोड हो रहा है और सिलिकॉन pores में oligonucleotide पेलोड की सील; (2) एक साथ कोटिंग और छिद्रित सिलिकॉन कोर के आसपास फ्यूजेनिक लिपिड की नौकरशाही का आकार घटाने; और (3) पेप्टाइड्स लक्ष्यीकरण का संयुग्मन और अतिरिक्त oligonucleotide को हटाने के लिए धोने, सिलिकॉन मलबे, और पेप्टाइड. कण के आकार एकरूपता गतिशील प्रकाश बिखरने की विशेषता है, और इसकी कोर-शैल संरचना संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा सत्यापित किया जा सकता है । फ्यूजेनिक भार एक लिपोफिलिक डाई, 1, 1 '-डिओटाडेसिल-3, 3, 3 ', 3 '-टेट्रामेथालिनडोकार्बोसायनीन परक्लोरेट (DiI), फ्यूजेनिक लिपिड bilayer में लोड हो रहा है और यह विट्रो में कोशिकाओं के इलाज के लिए प्लाज्मा झिल्ली धुंधला बनाम के लिए निरीक्षण endocytic localizations. लक्ष्यीकरण और vivo जीन मुंह बंद एफिशियोस में पहले staphylococcus औरेयस निमोनिया के एक माउस मॉडल में मात्रा निर्धारित थे, जिसमें लक्ष्यीकरण पेप्टाइड को संक्रमण की साइट के लिए घर के लिए एफ psinps मदद की उंमीद है । एस ऑरेयस संक्रमण में अपने आवेदन से परे, एफ psinp प्रणाली वायरल संक्रमण, कैंसर, और स्व-प्रतिरक्षित रोगों सहित रोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के जीन थेरेपी के लिए किसी भी ओलिगोन्यूक्लिओटाइड देने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।

फ्यूजेनिक pSiNPs का एक सफल संश्लेषण एक समरूप, थोड़ा अपारदर्शी समाधान का उत्पादन करना चाहिए (चित्रा 3a). PSiNPs के अनुपात और एकाग्रता का अनुकूलन करने में विफलता: siRNA: CaCl2 लोड हो रहा है पर एक?...

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Synthesis, Functionalization, and Characterization of Fusogenic Porous Silicon Nanoparticles for Oligonucleotide Delivery

हम विट्रो में प्रभावी और vivo ओलिगोन्यूक्लिओटाइड डिलीवरी में के लिए फ्यूजेनिक झरवाला सिलिकॉन नैनोकणों के संश्लेषण का प्रदर्शन । छिद्रक सिलिकॉन नैनोकणों के लिए कोर, जो बाहर निकालना के माध्यम से फ्यूजेनिक रक्तदाब द्वारा लेपित है बनाने के लिए सिरना के साथ लोड कर रहे है खोल फार्म । लक्ष्यीकरण मोइटी functionalization और कण लक्षण वर्णन शामिल हैं ।

संश्लेषण, Functionalization, और के लक्षण वर्णन फ्यूजेनिक छिद्रपूर्ण सिलिकॉन के लिए नैनो कणों के लिए ओलिगोन्यूक्लियोटाइड डिलिवरी

With the advent of gene therapy, the development of an effective in vivo nucleotide-payload delivery system has become of parallel import. Fusogenic ...

यह प्रोटोकॉल एक नैनोकण प्रणाली के संश्लेषण का वर्णन करता है जो उच्च दक्षता के साथ एसआईआरएएनए वितरित करके वीवो में जीन को शांत करने में सक्षम है। बस लक्षित पेप्टाइड और सिर्ना पेलोड का आदान-प्रदान करके, फ्यूसोजेनिक नैनोकणों का उपयोग उन बीमारियों के लिए संभावित चिकित्सीय निर्माण के रूप में किया जा सकता है जिन्हें वीवो जीन मॉड्यूलेशन में आवश्यकता होती है। हमने पहले ग्राम-सकारात्मक जीवाणु संक्रमणों के खिलाफ फ्यूसोजेनिक नैनोप्लैटफॉर्म का उपयोग करके परिणाम प्रकाशित किए हैं जो पुरानी सूजन को समाप्त करने के लिए मैक्रोफेज में सूजन के लिए एन्कोड करते हैं।इस प्रक्रिया को करने से पहले, एक टेफ्लॉन नक़्क़ाशी सेल को इकट्ठा करें जिसमें तीन-से-एक हाइड्रोफ्लोरिक एसिड समाधान में सिलिकॉन वेफर होता है। 0.6 सेकंड के लिए चुकता 50 मिलीम्परेस प्रति सेंटीमीटर के कम वर्तमान घनत्व के साथ एक वर्ग तरंग के एक वैकल्पिक वर्तमान और 500 चक्रों के लिए दोहराए गए 0.36 सेकंड के लिए चुकता प्रति सेंटीमीटर 400 मिलीमपीरेस का एक उच्च वर्तमान घनत्व चलाएं। एक बार नक़्क़ाशी समाप्त हो जाने के बाद, सर्किट से सेल को हटा दें, और सिरिंज का उपयोग करके हाइड्रोफ्लोरिक एसिड समाधान को सावधानीपूर्वक कुल्ला करें।इसके बाद इथेनॉल से तीन बार कुल्ला करें। सिलिकॉन वेफर से छिद्रपूर्ण परत को उठाने के लिए, पहले एक-से-29 हाइड्रोफ्लोरिक एसिड समाधान के 10 मिलीलीटर के साथ नक़्क़ाशी सेल के कुएं को भरें। फिर, 250 सेकंड के लिए चुकता प्रति सेंटीमीटर 3.7 मिलीमपीरेस का एक निरंतर चलाएं।एक बार नक़्क़ाशी समाप्त हो जाने के बाद, सर्किट से सेल को हटा दें। असुरक्षित सिलिकॉन परत में दिखाई देने वाली लहर हो सकती है, जो क्रिस्टलीय सिलिकॉन वेफर से टुकड़ी का संकेत देती है। धीरे-धीरे हाइड्रोफ्लोरिक एसिड समाधान को धोएं, और इथेनॉल और पानी के साथ तीन बार कुल्ला करें।एक पिपेट टिप का उपयोग करना, पूरी टुकड़ी के लिए असुरक्षित सिलिकॉन परत की परिधि को मजबूती से क्रैक करें। इथेनॉल का उपयोग करके, छिद्रपूर्ण सिलिकॉन के टुकड़े, या चिप्स, टेफ्लॉन नक़्क़ाशी सेल से एक वजनी नाव में इकट्ठा करें। फिर, चिप्स को भंडारण के लिए एक ग्लास शीशी में स्थानांतरित करें।इसके बाद, कांच की शीशी में इथेनॉल को बदलें जिसमें छिद्रपूर्ण सिलिकॉन चिप्स होते हैं, जिसमें दो मिलीलीटर RNase-मुक्त पानी होता है। मजबूती से टोपी और पैराफिल्म का उपयोग कर शीशी सील। कांच की शीशी को एक सोनिकेटर स्नान में रखें और निलंबित कर दिया जाए कि छिद्रपूर्ण सिलिकॉन चिप्स की मात्रा पानी के स्नान की सतह के नीचे पूरी तरह से डूबे हुए हैं।सोनीशन के दौरान महत्वपूर्ण पानी की हानि को रोकने के लिए, पानी से भरा एक वॉल्यूमिक फ्लास्क रखें, उल्टे ताकि फ्लास्क का उद्घाटन पानी स्नान की सतह को छू सके। फिर, 48 वाट की आरएफ शक्ति के साथ 35 किलोहर्ट्ज पर 12 घंटे के लिए छिद्रपूर्ण सिलिकॉन चिप्स को सोनिकेट करें। सोनीशन के बाद, कांच की शीशी को एक घंटे के लिए एक सपाट सतह पर रखें ताकि बड़े कणों को नीचे बसने की अनुमति मिल सके।फिर, एक पिपेट का उपयोग करके सुपरनेट इकट्ठा करें। एक ग्लास शीशी में, डीएमपीसी समाधान के 72.55 माइक्रोलीटर, डीएसपीई-खूंटी समाधान के 15.16 माइक्रोलीटर और DOTAP समाधान के 19.63 माइक्रोलीटर जोड़ें, और पिपटिंग द्वारा मिलाएं। विलायक को रात भर वाष्पित होने की अनुमति देने के लिए एक ढीली टोपी के साथ एक धूम हुड में शीशी रखें।सूखे फिल्म शीशी के तल पर एक बादल, कठिन, जेल की तरह पदार्थ होगा । इसके बाद, पहले से तैयार आइस्ड सोनीशन बाथ में असुरक्षित सिलिकॉन नैनोकणों के 150 माइक्रोलीटर युक्त माइक्रोसेंट्रफ्यूज ट्यूब रखें। 15 मिनट के अल्ट्रासोनिकेशन के तहत, धीरे-धीरे सिरना के 150 माइक्रोलीटर और दो-मोलर कैल्शियम क्लोराइड के 700 माइक्रोलीटर असुरक्षित सिलिकॉन नैनोकणों में पिपेट करें।सोनिकेटर से सिरना-लोडेड कैल्शियम-लेपित असुरक्षित सिलिकॉन नैनोकणों के एक मिलीलीटर युक्त ट्यूब को हटा दें। एक विस्तृत बीकर को डिएक्रमयुक्त पानी से भरें। पानी की सतह पर तैरते हुए पॉलीकार्बोनेट झिल्ली और चार फिल्टर सपोर्ट भिगोएं।फिर, निर्माता के निर्देशों का पालन करके एक लिपोसोम एक्सट्रूज़न किट इकट्ठा करें। इसके बाद, सिरना-लोडेड कैल्शियम-लेपित असुरक्षित सिलिकॉन नैनोकणों के एक मिलीलीटर के साथ कांच की शीशी में सूखे लिपिड फिल्म को हाइड्रेट करें। पिपेट जब तक सभी लिपिड शीशी के नीचे से उठा लिया है और एक बादल, समरूप समाधान मनाया जाता है ।कांच की शीशी में एक चुंबकीय सरगर्मी बार जोड़ें, और एक गर्म थाली पर शीशी जगह कणों को गर्म करने के लिए ४० डिग्री सेल्सियस तक गर्म जबकि चुंबकीय 20 मिनट के लिए समाधान सरगर्मी । इसके बाद, एक्सट्रूडर के एक तरफ एक खाली सिरिंज संलग्न करें। फिर, लिपिड-लेपित असुरक्षित सिलिकॉन नैनोपार्टिकल समाधान के एक मिलीलीटर के साथ एक और सिरिंज भरें, और सिरिंज को एक्सट्रूडर के दूसरी तरफ संलग्न करें।पिस्टन को धीरे-धीरे एक सिरिंज से कणों को पुश करने के लिए, पॉली कार्बोनेट झिल्ली के माध्यम से, और अन्य सिरिंज में धक्का देकर बाहर निकालना शुरू करें। 20 बार दोहराएं। फिर, निकाले गए कणों को माइक्रोसेंट्रफ्यूज ट्यूब में इकट्ठा करें।RNase मुक्त पानी में एक मिलीग्राम प्रति मिलीलीटर पेप्टाइड एकाग्रता के साथ एक पेप्टाइड स्टॉक तैयार करें। फ्यूसोजेनिक लिपिड-लेपित छिद्रपूर्ण सिलिकॉन नैनोकणों वाले माइक्रोसेंट्रफ्यूज ट्यूब में पेप्टाइड स्टॉक के 100 माइक्रोलीटर जोड़ें, और धीरे-धीरे पिपेट करें। ट्यूब को 20 मिनट के लिए कमरे के तापमान पर स्थिर रखें।अतिरिक्त पेप्टाइड या सिरना और अन्य एक्सपिएंट्स को हटाने के लिए, एक घंटे के लिए कमरे के तापमान पर 5, 000 गुना ग्राम पर कताई करके 30 किलोडलटन सेंट्रलीफ्यूगल फिल्टर में धोएं। एक ही सेटिंग्स के तहत पीबीएस के एक मिलीलीटर के साथ दो बार अपकेंद्रित्र । अपकेंद्रित्र के बाद, वांछित एकाग्रता पर पीबीएस में अंतिम पेप्टाइड-संयुग्मित फ्यूसोजेनिक लिपिड-लेपित असुरक्षित सिलिकॉन नैनोकणों को फिर से खर्च करें।कणों को कम से कम 30 दिनों के लिए शून्य से 80 डिग्री सेल्सियस पर संग्रहित किया जा सकता है। फ्यूसोजेनिक छिद्रपूर्ण सिलिकॉन नैनोकणों के एक सफल संश्लेषण को एक समरूप, थोड़ा अपारदर्शी समाधान पेश करना चाहिए जिसे 30 दिनों के लिए संग्रहीत किया जा सकता है और संरचनात्मक परिवर्तनों के कारण बिना गल सकता है। अनुपात और एकाग्रता को अनुकूलित करने में विफलता, साथ ही बार-बार फ्रीज-गल चक्र लोड होने पर एकत्रीकरण का कारण बन सकते हैं।चूंकि कणों को बाहर निकाला जाता है, इसलिए गतिशील प्रकाश बिखरने से मापा जाने वाला फ्यूसोजेनिक छिद्रपूर्ण सिलिकॉन नैनोकणों का औसत हाइड्रोडायनामिक व्यास लगभग 200 नैनोमीटर और औसत जीटा-क्षमता लगभग सकारात्मक सात मिलीवोल्ट होना चाहिए। पेप्टाइड्स को लक्षित करने के साथ सतह संशोधन के बाद, समग्र व्यास 230 नैनोमीटर से कम होना चाहिए, और औसत जीटा-संभावित शून्य से 3.4 मिलीवोलlt तक कम हो जाता है। लाइजनल लिपिरिक फ्लोरोफोर डीआईआई के साथ फ्यूसोजेनिक लिपिड को लेबल करके और कॉन्फोकल माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके इन विट्रो स्थानीयकरण को देखकर संलयन की पुष्टि की जा सकती है।सफल संलयन तब देखा जाता है जब फ्यूसोजेनिक छिद्रपूर्ण सिलिकॉन नैनोपार्टिकल के लिपिड डीआईआई को प्लाज्मा झिल्ली में स्थानांतरित करते हैं और लाइसोसोम्स से स्वतंत्र होते हैं। असफल संलयन सेल के साइटोप्लाज्म के भीतर डीआईआई स्थानीयकरण और लाइसोसोम के साथ सह-स्थानीयकरण दिखाएगा। इस फ्यूसोजेनिक नैनोपार्टिकल सिस्टम का इस्तेमाल अब न केवल बैक्टीरियल इन्फेक्शन बल्कि कैंसर एडजुवेंट थेरेपी और कैंसर इम्यूनोथेरेपी में भी चिकित्सीय अनुप्रयोगों के लिए किया जा रहा है ।इस प्रोटोकॉल को एसआईआरएन से अधिक लोड करने के लिए आगे अनुकूलित किया जा सकता है। फ्यूसोजेनिक नैनोपार्टिकल सिस्टम ने बड़े एनियोनिक पेलोड जैसे mRNAs और CRISPR/Cas9 कॉम्प्लेक्स को लोड करने और पहुंचाने में क्षमता दिखाई है ।

Research

JoVE Journal

Engineering

Optical Trapping of Nanoparticles

नैनोकणों के लिए ऑप्टिकल फँसाने

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping ...

Synthesis and Functionalization of Nitrogen-doped Carbon Nanotube Cups with Gold Nanoparticles as Cork Stoppers

कॉर्क डाट के रूप में सोने के नैनोकणों के साथ नाइट्रोजन डाल दिया गया कार्बन नैनोट्यूब कप के संश्लेषण और functionalization

Nitrogen-doped carbon  nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as  nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs).  These ...

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Organophosphorus यौगिकों का उपयोग सिलिकॉन सतहों और nanowires के monolayer संपर्क डोपिंग

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

तरल वातावरण में स्पंदित यूवी लेजर विकिरण से सिलिकॉन की सतह wettability के चुनिंदा क्षेत्र संशोधन

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

Silicon Metal-oxide-semiconductor Quantum Dots for Single-electron Pumping

एकल इलेक्ट्रॉन पंप के लिए सिलिकॉन धातु ऑक्साइड अर्धचालक क्वांटम डॉट्स

As mass-produced silicon transistors have reached the nano-scale, their behavior and performances are increasingly affected, and often deteriorated, by ...

Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

संश्लेषण और 3 डी नैनो के graphene सामग्री की functionalization: ग्राफीन Aerogels और ग्राफीन मैक्रो विधानसभाओं

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

अंतरण मुद्रण द्वारा हाइड्रोजनीकृत माइक्रोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सौर कोशिकाओं में प्रकाश को फँसाने रजत Nanostructures की एकता

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films

In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films

बहुस्तरीय Titanate पारदर्शी फिल्मों के interlayer अंतरिक्ष में एकत्रीकरण के बिना सोने के नैनोकणों सीटू संश्लेषण में

Combinations of metal oxide semiconductors and gold nanoparticles (AuNPs) have been investigated as new types of materials. The in situ synthesis of AuNPs ...

Enrich and Expand Rare Antigen-specific T Cells with Magnetic Nanoparticles

समृद्ध और चुंबकीय नैनोकणों के साथ दुर्लभ प्रतिजन-विशिष्ट टी कोशिकाओं का विस्तार

We have developed a tool to both enrich and expand antigen-specific T cells. This can be helpful in cases such as to A) detect the existence of ...

Procedure for the Transfer of Polymer Films Onto Porous Substrates with Minimized Defects

कम से कम दोषों के साथ पोरस सबस्ट्रेट्स पर पॉलिमर फिल्म्स के स्थानांतरण के लिए प्रक्रिया

The fabrication of devices containing thin film composite membranes necessitates the transfer of these films onto the surfaces of arbitrary support ...