Advanced

Forming the protein corona on nanoparticles

Lemland, Charley (2016) MOBK01 20161
Degree Projects in Molecular Biology
Abstract
Nanomedicine is a growing field with great potential. When nanoparticles (NPs) come in contact with biological fluids a protein corona is formed on the surface. The protein corona has an effect on the pharmacokinetics and biological response. This might in turn lead to disadvantageous drug delivery and needs to be addressed when using NPs as drug delivery tools. How to build the protein corona and what effect different proteins have is a live research topic. In this study we investigate whether adding the same volume of polystyrene-COOH NPs, but in different aliquots, into a solution of immunoglobulin G (IgG) and other proteins has an effect of protein corona formation and NP aggregation. The aggregation formation is studied with the help... (More)
Nanomedicine is a growing field with great potential. When nanoparticles (NPs) come in contact with biological fluids a protein corona is formed on the surface. The protein corona has an effect on the pharmacokinetics and biological response. This might in turn lead to disadvantageous drug delivery and needs to be addressed when using NPs as drug delivery tools. How to build the protein corona and what effect different proteins have is a live research topic. In this study we investigate whether adding the same volume of polystyrene-COOH NPs, but in different aliquots, into a solution of immunoglobulin G (IgG) and other proteins has an effect of protein corona formation and NP aggregation. The aggregation formation is studied with the help of dynamic light scattering and absorbance measurements. We observed that that higher protein concentration did not lead to higher aggregation. The highest aggregation was found to form at a concentration of 0.1 mg/ml IgG. When the NPs were added in different aliquots the final aggregation was found to be larger compared to a single addition alone. Comments about weakness, improvements and potential use of the study are offered. An outlook on the future field is also briefly discussed. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Nanopartiklars roll i den framtida medicinen

Vad tänker du på när du hör ordet ”framtid”? Din första tanke är kanske den klassiska bilden av flygande bilar i gigantiska städer. Din tankebana kanske sedan flyter iväg till Star Trek där du tänker på att åka ut i rymden och utforska nya världar. Jag själv tänker på en perfekt värld med gröna energikällor och där mycket arbete är automatiserat. Något viktigt i den perfekta världen många glömmer är hälsa. Även om du ej behöver arbeta så kommer din livskvalitet inte vara så stor om du konstant lider av sjukdomar.

Dagens medicin har flera problem. De flesta är överlag inte så specifika utan kommer spridas till flera olika delar av kroppen där de kan skapa oanade bieffekter. Ett annat... (More)
Nanopartiklars roll i den framtida medicinen

Vad tänker du på när du hör ordet ”framtid”? Din första tanke är kanske den klassiska bilden av flygande bilar i gigantiska städer. Din tankebana kanske sedan flyter iväg till Star Trek där du tänker på att åka ut i rymden och utforska nya världar. Jag själv tänker på en perfekt värld med gröna energikällor och där mycket arbete är automatiserat. Något viktigt i den perfekta världen många glömmer är hälsa. Även om du ej behöver arbeta så kommer din livskvalitet inte vara så stor om du konstant lider av sjukdomar.

Dagens medicin har flera problem. De flesta är överlag inte så specifika utan kommer spridas till flera olika delar av kroppen där de kan skapa oanade bieffekter. Ett annat problem som finns är att en del kan behöva injiceras då de förstörs i magen. Dessa problem kan leda till att flertalet patienter inte tar sina mediciner då de är spruträdda eller oroar sig för bieffekterna. Lösningen finns dock i min bild av framtiden och kan komma att användas i medicin redan om några år!

Nanopartiklar och medicin
Lösningen på problemet med mediciner är användandet av nanopartiklar. Nanopartiklar har man tidigare undersökt om de kan användas för att leverera medicin på ett mer effektivt sätt med färre bieffekter och bättre precision. Dessa tester gjordes inte i komplexa system som en människokropp. De första testerna var mycket positiva, nanopartiklar kan leverera mediciner på ett mycket effektivt sätt. Ett problem uppstod dock när man försökte testa det i de mer komplexa systemen, nanopartiklarna täcktes av lager med molekyler som finns i vårt blod. Dessa lager kan påverka vad som händer med nanopartiklarna. Beroende på vad lagren består av så kan det leda till att nanopartiklarna stannar i blodet för länge eller att de tas bort för snabbt.

Under fyra veckor har vi undersökt hur vi kan bilda det lagret på nanopartiklar under kontrollerade former. Vi upptäckte då att om man har proteiner i en lösning och sedan tillsätter nanopartiklar bildas ett lager av proteinet vi har i lösningen. När vi sedan tillsatte nanopartiklar i flera omgångar, men med samma totalvolym, märkte vi att där byggdes på fler lager. Detta testades för flera olika volymer per tillsättning och gav samma resultat varje gång.

Detta är första steget på en lång resa där vi försöker bygga upp lager runt nanopartiklar så de kan kontrolleras ännu bättre. När vi kan bygga lager av specifika proteiner kan vi även kontrollera var i kroppen de går och hur länge de stannar i blodet. Om vi t.ex. kan skapa ett lager som gör att partiklarna stannar länge i blodet kan vi minska frekvensen av hur ofta medicinen behövs tas.


Handledare: Tommy Cedervall
Examensarbete 15 hp i MOBK01 2016
Biologiska institutionen, Lunds universitet (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Lemland, Charley
supervisor
organization
course
MOBK01 20161
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
language
English
id
8894162
date added to LUP
2016-10-27 14:07:25
date last changed
2016-10-27 14:07:25
@misc{8894162,
  abstract     = {Nanomedicine is a growing field with great potential. When nanoparticles (NPs) come in contact with biological fluids a protein corona is formed on the surface. The protein corona has an effect on the pharmacokinetics and biological response. This might in turn lead to disadvantageous drug delivery and needs to be addressed when using NPs as drug delivery tools. How to build the protein corona and what effect different proteins have is a live research topic. In this study we investigate whether adding the same volume of polystyrene-COOH NPs, but in different aliquots, into a solution of immunoglobulin G (IgG) and other proteins has an effect of protein corona formation and NP aggregation. The aggregation formation is studied with the help of dynamic light scattering and absorbance measurements. We observed that that higher protein concentration did not lead to higher aggregation. The highest aggregation was found to form at a concentration of 0.1 mg/ml IgG. When the NPs were added in different aliquots the final aggregation was found to be larger compared to a single addition alone. Comments about weakness, improvements and potential use of the study are offered. An outlook on the future field is also briefly discussed.},
  author       = {Lemland, Charley},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Forming the protein corona on nanoparticles},
  year         = {2016},
}