Využití schopnosti reverzibilní disociace ferritinových nanoklecí pro cílenou dopravu léčiv

Lenka Svobodová

Bachelor's thesis

Utilization of the ability of reversible dissociation of ferritin nanocages for targeted drug delivery

Abstract:

Feritinové nanoklece jsou v těle organismů naprosto přirozenými molekulami vzhledem k jeho funkci transportu železa v krvi. Díky jedinečné struktuře feritinu, biokompatibilitě, a především vlastnosti reverzibilní disociace, se jeví tento protein jako slibná nanočástice pro transport látek v protinádorové terapii. Pro transport látek je nezbytná jejich enkapsulace, kterou lze provést mnoha způsoby, přes aktivní enkapsulaci prostřednictvím narušení struktury po pasivní způsob za využití difúze přes kanálky v struktuře feritinu. Byly vyvinuty i mnohé modifikace pro usnadnění enkapsulace a úpravu stability proteinu. V dnešní době je již známo několik látek, které se podařilo aplikovat do dutiny feritinu. V této souvislosti byla provedena studie disociace pomocí nativní polyakrylamidové elektroforézy, a to u feritinů Homo sapiens sapiens, Pyrococcus furiosus a u feritinů z koňské sleziny. Díky tomuto studiu bylo možné provést aktivní formu enkapsulace acycloviru do molekul feritinů z koňské sleziny při pH=3. Acyclovir však absorbuje ve stejném spektru jako feritin, z důvodu jeho kvantifikace tak bylo provedeno značení acycloviru fluorescaminem s excitací při vlnové délce 390 nm. Bylo však zjištěno, že se fluorescamin nenavázal na acyclovir. Díky tomu byla zvolena alternativní metoda s rozpuštěním acycloviru v PBS, která umožnila enkapsulaci acycloviru do feritinu a díky tomu změření absorbance navázaného acycloviru s využitím centrifugace a promýváním koncentrátu, dokud se ve vzniklém výsledném filtrátu nevyskytovala hodnota značící minimální výskyt nenavázaného acycloviru.

Abstract:

Ferritin nanocages are perfectly natural molecules in the body of organisms due to its function of transporting iron in the blood. Thanks to the unique structure of ferritin, its biocompatibility, and above all the properties of reversible dissociation, this protein appears to be a promising nanoparticle for the transport of substances not only in anticancer therapy. For the transport of substances, their encapsulation is necessary. This can be done in many ways, through active encapsulation employing structural disruption to a passive approach using diffusion through channels in the ferritin structure. Many modifications have also been developed to facilitate encapsulation and adjust the stability of the protein. Today, several substances are already known that have been applied to the ferritin cavity. In this context, dissociation study was performed by native polyacrylamide electrophoresis for Homo sapiens sapiens, Pyrococcus furiosus and horse spleen ferritins. Thanks to this study, it was possible to perform an active form of encapsulation of acyclovir into ferritin molecules from the horse spleen at pH = 3. However, acyclovir absorbs in the same spectrum as ferritin. In order to quantify acyclovir, its labelling with fluorescamine (excitation at 390 nm) was performed. However, fluorescamine was found not to bind to acyclovir. As a result, an alternative method was chosen, employing dissolving of acyclovir in PBS, which allowed the encapsulation of acyclovir in ferritin and subsequent measurement of the absorbance of bound acyclovir using centrifugation and washing of the concentrate until the resulting filtrate had a value indicating minimal unbound acyclovir.

Keywords

proteomika, feritin, enkapsulace, acyclovir, nanomedicína

Keywords

proteomics, ferritin, encapsulation, acyclovir, nanomedicine

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 5. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 8. 6. 2022
• Supervisor: Ing. Simona Rex, Ph.D.
• Reader: Markéta Prášková, externi

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Bachelor programme / field:
Agrobiology / Molecular biology and biotechnology