Solvent Relaxation in Biomembranes: Application in the Development of Non-Viral Gene Transfection Carriers

Abstract

Re|axace rozpouštědla V biomembránách: použitípro studium nosičůurčenýchpro non.viriální genovou transfekci ABSTRAKT Pro charakterizaci vlastností lipidové membrány byla v této práci použita fluorescenční metoda ..relaxace rozpouštědla,,, která umožňuje získat poznatky o stupni hydratace a pohyblivosti hydratovaných molekul lipidů.Pomocí tÍirizných fluorescenčníchderivátů naftalenu (Patmanu Laurdanu a Prodanu) byly zkoumány rtnné částioblasti polárních lipidoqých hlav ve fosfolipidové membráně. Nejprve byla přesně určena pozice výše zmíněných sond Patmanu a Laurdanu metodou paralaxového zhášeníve dvojvrstvě složenéz DoPC. Vedle toho byla lokalizace výše zmíněných značekmapována v závislosti na obsahu kladně nabitého lipidu DoTAPu metodou arylamidového zhášenía byla zjištěna změna pozice v případě nabitésondy Patmanu. Dvojvrstvy tvořené lipidy s fosfatidylcholinovými hlavami obsahujícíruznémastné kyseliny (DOPC, POPC' OPPC and PCA6) byly také sfudovány a výsledky ukáza|y rozdi|y jak v hydrataci tak v mobilitě fosfolipidoqých hlav v závislosti na typu alifatických řetězců. Závěrečným projektem byla charakterizace vlastností liposomů, kterénacházejí využitív cílenémtransporfir genů do buněk in vitro a in vivo. Tyto liposomy jsou tvořeny neutrálním lipidem DoPC a ruzným podílem kladně nabitého DoTAPu. Měření...

In order to study lipid membrane properties, fluorescence solvent relaxation method, which enables us to determine the degree of hydration of the membrane and the mobility of the hydrated lipid molecules, was used. Applying three different naphthalene derivatives as fluorescent dyes (Patman, Laurdan and Prodan) allowed probing different parts of the headgroup region of the bilayer. First, wavelength-dependent parallax quenching measurements resulted in the determination of precise locations of Laurdan and Patmant within the DOPC bilayer. Exploring the issue of the probes locations within the lipid bilayer, acrylamide quenching experiments were performed. They have shown Patman relocalization in cationic, DOTAP-containing systems. Bilayers formed from phosphatidylcholines with different alkyl chains (DOPC, POPC, OPPC and PCΔ6) but the same polar head were also studied. The results have shown differences in the both hydration and mobility of the membranes depending on the type of fatty acid chains of bilayer lipids. Finally, liposomes formed from cationic lipids, commonly used to deliver genes into cells in vitro and in vivo, were investigated. Measurements of the structure and dynamics of fully hydrated liquid crystalline lipid bilayers composed of the mixtures of cationic DOTAP and neutral DOPC...