The different ways to chitosan/hyaluronic acid nanoparticles templated vs direct complexation. Influence of particle preparation on morphology, cell uptake and silencing efficiency

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The different ways to chitosan/hyaluronic acid nanoparticles templated vs direct complexation. Influence of particle preparation on morphology, cell uptake and silencing efficiency-나노의생명공학 보고서-논문 요약

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2023.02.26

문서 내 토픽

1. 나노입자 제조 방법

본 연구는 나노입자의 제조 과정과 형태학, 그리고 탑재 약물의 전달 효율을 다룬다. 나노입자는 히알루론산(HA)과 키토산으로 구성되며, 2단계 공정인 ionotropic gelation을 통해 중간체를 생성한 후 HA와 함께 배양하여 제조한 나노입자와, HA와 키토산의 직접적인 polyelectrolyte complexation을 통해 제조한 나노입자를 비교하였다.
2. 나노입자의 특성

두 가지 제조방법은 대체로 유사한 나노입자를 산출했다. zeta-potential값이 모두 매우 negative하게 나왔고, 분자량이 650인 키토산은 분자량이 35인 키토산보다 약간 더 큰 입자를 산출했다. siRNA의 캡슐화 정도는 나노입자의 크기에 유의미한 영향을 미치지 않았다. 나노입자의 안정성 또한 유사하였다.
3. HA의 역할

template된 키토산/HA 나노입자는 다소 큰 사이즈를 보였다. TPP가 없다는 것은 HA가 정량적으로 대체되었다는 것이고 이는 다당류가 avidity가 높기 때문이다. siRNA의 CD44-targeted delivery 실험에서 모든 나노입자가 RNAse로부터 siRNA를 효과적으로 보호했다.
4. 세포 독성 및 흡수

MTT assay로 세포독성을 검사한 결과, 제조 방법의 차이는 통계적으로 유의하지 않았고 쥐의 대식세포와 인간의 대장종양세포 모두 나노입자가 세포생존도에 거의 영향을 끼치지 않았다. 흡수 속도론이 제조 방법에 의해 달라지지 않았음을 확인했다.
5. silencing 효율

luciferase 발현 억제 실험에서, 제조 방법은 의미있는 영향을 미치지 않았다. 낮은 분자량의 키토산을 함유한 나노입자는 대식세포에서 더 나은 성능을 발휘하고 높은 분자량의 키토산을 함유한 나노입자는 대장 종양세포에서 더 나은 성능을 발휘했다.

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1. 나노입자 제조 방법

나노입자 제조 방법은 매우 중요한 주제입니다. 나노입자는 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 그 제조 방법에 따라 입자의 크기, 모양, 조성 등이 달라질 수 있습니다. 일반적으로 화학적 합성, 물리적 분쇄, 자기조립 등의 방법이 사용되며, 각각의 장단점이 있습니다. 화학적 합성은 균일한 입자 크기와 모양을 얻을 수 있지만 화학물질 사용으로 인한 환경 문제가 있을 수 있습니다. 물리적 분쇄는 간단하지만 입자 크기 제어가 어렵고 불균일한 입자가 생성될 수 있습니다. 자기조립은 복잡한 구조의 나노입자 제조에 유용하지만 공정이 복잡합니다. 따라서 각 방법의 장단점을 고려하여 목적에 맞는 최적의 제조 방법을 선택해야 할 것입니다.
2. 나노입자의 특성

나노입자의 특성은 매우 다양하고 중요합니다. 나노입자는 크기가 작아 표면적이 크기 때문에 화학적, 물리적, 생물학적 특성이 벌크 물질과 크게 다릅니다. 예를 들어 나노입자는 높은 반응성, 우수한 광학적 특성, 향상된 기계적 강도 등의 특성을 가지고 있습니다. 또한 나노입자는 세포 내 침투가 용이하여 약물 전달, 진단, 치료 등의 생물의학 분야에 활용될 수 있습니다. 이러한 나노입자의 특성은 입자의 크기, 모양, 조성 등에 따라 달라지므로, 목적에 맞는 나노입자를 설계하고 제조하는 것이 중요합니다.
3. HA의 역할

HA(Hyaluronic Acid)는 세포외기질의 주요 성분으로, 다양한 생물학적 기능을 수행합니다. HA는 세포 부착, 이동, 증식 등의 세포 활성을 조절하며, 조직 수분 함량 유지, 염증 반응 조절 등의 역할을 합니다. 또한 HA는 약물 전달 시스템, 조직 공학, 화장품 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 특히 HA는 생체 적합성이 우수하고 생분해성이 있어 의료 분야에서 주목받고 있습니다. 예를 들어 HA는 관절염 치료제, 상처 치료제, 안과용 점안액 등에 사용되고 있습니다. 따라서 HA의 다양한 생물학적 기능과 응용 분야를 고려할 때, HA는 매우 중요한 생체 고분자라고 할 수 있습니다.
4. 세포 독성 및 흡수

나노입자의 세포 독성 및 흡수 특성은 매우 중요한 주제입니다. 나노입자는 크기가 작아 세포 내로 쉽게 침투할 수 있지만, 이로 인해 세포 독성이 발생할 수 있습니다. 나노입자의 세포 독성은 입자의 크기, 모양, 조성, 표면 특성 등에 따라 달라질 수 있습니다. 예를 들어 금속 나노입자는 산화 스트레스를 유발하여 세포 독성을 나타낼 수 있습니다. 또한 나노입자의 세포 내 흡수 및 세포 내 이동 경로에 따라 세포 기능에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 나노입자의 세포 독성 및 흡수 특성을 면밀히 평가하고, 이를 바탕으로 생체 적합성이 높은 나노입자를 설계하는 것이 중요합니다. 이를 통해 나노입자 기반 의료 및 생명공학 응용 기술의 안전성을 확보할 수 있을 것입니다.
5. silencing 효율

유전자 silencing 기술은 유전자 발현을 선택적으로 억제하여 유전자 기능을 조절할 수 있는 중요한 기술입니다. 이 기술은 치료제 개발, 유전자 기능 연구, 농업 분야 등 다양한 분야에 활용될 수 있습니다. 특히 나노입자를 이용한 유전자 silencing 기술은 높은 silencing 효율과 표적 특이성을 보여주고 있습니다. 예를 들어 siRNA나 shRNA를 나노입자에 담아 세포 내로 전달하면 효과적으로 유전자 발현을 억제할 수 있습니다. 또한 나노입자의 표면 특성을 조절하여 표적 세포로의 선택적 전달이 가능합니다. 그러나 silencing 효율은 나노입자의 크기, 모양, 표면 특성 등 다양한 요인에 의해 영향을 받으므로, 이를 최적화하는 것이 중요합니다. 따라서 나노입자 기반 유전자 silencing 기술의 silencing 효율 향상을 위한 지속적인 연구가 필요할 것으로 보입니다.