Preparation and characterization of diamond-based nanocarriers for transfection of siRNA

Abstract

Ačkoliv nanodiamanty byly objeveny a připraveny před desítkami let, až nedávno se začaly využívat v medicínských a biologických oborech, zejména pro doručení léčiv a genetického materiálu do buňky a v biozobrazovacích metodách. Nanodiamanty mohou být modifikovány specifickými, pozitivně nabitými skupinami pro komplexaci s negativně nabitými nukleovými kyselinami. Tyto komplexy následně překonávají extracelulární a intracelulární bariéry a transportují nukleové kyseliny buďto do cytosolu nebo do jádra. Díky fluorescenčním centrům dusík-vakance, které mohou být v nanodiamantech vytvořeny, vykazují nanodiamanty vynikající optické vlastnosti pro sledování transfekce, protože emitují stabilní fluorescenci bez "photoblinkingu" a "photobleachingu". Tato práce shrnuje vlastnosti, syntézu, modifikace nanodiamantů a dalších vybraných nanočástic a jejich in vitro aplikace. Porovnává také jejich cytotoxicitu a efektivitu genového "knockdownu".

Although nanodiamonds were discovered and produced tens of years ago, they have been utilized in medical and biological fields just recently, particularly in drug and gene delivery into a cell and in bioimaging methods. Nanodiamonds can be modified with specific positively charged moieties for complexation with negatively charged nucleic acids. These complexes afterwards overcome extracellular and intracellular barriers and transport the nucleic acid either into cytosol or into the nucleus. Owing to fluorescence centres nitrogen- vacancy, which can be formed in the nanodiamonds, nanodiamonds exhibit excelling optical properties, as they emit stable fluorescence without "photoblinking" or "photobleaching". This thesis reviews properties, synthesis and modifications of nanodiamonds and other selected nanoparticles and their in vitro applications. This thesis also compares their cytotoxicity and gene knockdown efficiency.