PL: Właściwości biofizyczne nanocząstek SiO2 w odniesieniu do błon biologicznych i modelowych | EN: Biophysical properties of SiO2 nanoparticles in relation to biological and model membranes

abstractPL: Nanomateriały znajdują obecnie szerokie zastosowanie w wielu gałęziach gospodarki, wśród których jedną z ważniejszych jest medycyna i profilaktyka zdrowotna. Nanomateriałami, będącymi stałym obiektem badań naukowców, są nanocząstki krzemu ze względu na ich obiecujące właściwości fizyko-chemiczne i biologiczne oraz niski koszt otrzymywania. Stanowią one ciekawy materiał, mający szczególny potencjał w leczeniu wielu chorób m.in. nowotworów. Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu nanocząstek ditlenku krzemu niemodyfikowanych oraz zmodyfikowanych podstawnikami -SH i -COOH wobec błon biologicznych i liposomowych modeli błon. Oceniano zmiany uporządkowania lipidów obecnych w błonach, a także zmiany płynności dwuwarstwy fosfolipidowej w oddziaływaniu z nanocząstkami. Do przeprowadzenia badań użyto wypreparowanych błon komórkowych pochodzących z erytrocytów krwi świni oraz liposomowych błon lipidowych. Nanocząstki ditlenku krzemu wykorzystane w badaniach miały wielkość do 200 nm oraz średnicę porów równą 4 nm. Wielkość nanocząstek w roztworze wyznaczono wykorzystując technikę DLS. W doświadczeniu wykorzystano stężenia zawiesin w zakresie 0-1000 µg/ml oraz zastosowano czas inkubacji 2h dla wszystkich związków. Badania fluorymetryczne zmian płynności błony i uporządkowania lipidów przeprowadzono przy pomocy spektrofluorymetru stady-state CarryEclipse E-200. Na podstawie otrzymanych wyników udowodniono, że nanocząstki ditlenku krzemu wpływają na zmianę płynności błon biologicznych i modelowych. Zmiany te występowały wraz ze wzrastającym stężeniem zawiesiny. Nanocząstki niemodyfikowane powodowały znaczny spadek płynności błony w części hydrofobowej oraz wzrost uporządkowania lipidów. Nanocząstki modyfikowane grupami merkaptanowymi wpłynęły na wzrost nieuporządkowania lipidów w części hydrofilowej błony. Nanocząstki modyfikowane grupami karboksylowymi oddziaływały z błonami zmniejszając nieznacznie jej płynność w części hydrofobowej oraz zwiększając nieuporządkowanie lipidów w części hydrofilowej. Wszystkie zmiany występowały w porównywalnym stopniu w błonach komórkowych erytrocytów oraz liposomów.

abstractEN: Nanomaterials are now widely used in many sectors of the economy, one of the most important of which is medicine and preventive health care. Silica nanoparticles are a constant object of research due to their promising properties and low production cost. They constitute an interesting material which has particular potential in the treatment of many diseases such as for example cancer. The aim of this study was to investigate the effect of silicon dioxide nanoparticles unmodified and modified towards biological membranes and liposome models of membranes. Their effect on the ordering of lipids present in the membranes was evaluated, as well as on the fluidity of the phospholipid bilayer. The membranes of pig blood erythrocytes and lipid membranes (liposomes) were used to conduct the experiments. The silicon dioxide nanoparticles used in the study had a size up to 200 nm and a pore diameter of 4 nm. The size of nanoparticles in the solution was determined using the DLS technique. Suspension concentrations in the range of 0-1000 µg/ml were used in the experiment and two hours of incubation time was applied for all compounds. Fluorimetric studies of changes in membrane fluidity and lipid ordering were carried out using a CarryEclipse E-200 steady-state spectrofluorimeter. From the results obtained, it was proved that silicon dioxide nanoparticles affect the change in the fluidity of biological and model membranes. It was observed that these changes occurred with increasing suspension concentration. Unmodified nanoparticles caused a significant decrease in membrane fluidity in the hydrophobic part and an increase in lipid ordering. Nanoparticles modified with mercaptan groups caused increase in disordered lipids in hydrophilic part of the membrane. Nanoparticles modified with carboxyl groups interacted with membranes decreasing slightly its fluidity in hydrophobic part and increasing disordered lipids in hydrophilic part. All changes appeared in a comparable extent in the membranes of erythrocytes and liposomes.

status: finished