Advanced

An investigation of the nano-size extracellular vesicles by the colloidal characterization of EVs and EVs fluids

Franzén, Rita LU (2019) KEMK07 20191
Department of Chemistry
Abstract
The aim of this thesis was to reveal how nano-sized extracellular vesicles (EVs) isolated from human breast milk and Aascaris suum, parasitic worm incubation media interacts with hydrophilic, hydrophobic and DOPC surfaces and colloidally characterize EVs and EV fluids by determining their hydrodynamic radius and zeta potential.
Dynamic Light Scattering (DLS) was used to determine the size and zeta potential of EVs from Human breast milk (three different samples) and Ascaris suum incubation media. The results show that pellet from the milk and also EV depleted substrate were consisted of particles / aggregates with the largest Hydrodynamic radius. Pellet from milk sample had the largest polydispersity index, indicating a heterogeneous... (More)
The aim of this thesis was to reveal how nano-sized extracellular vesicles (EVs) isolated from human breast milk and Aascaris suum, parasitic worm incubation media interacts with hydrophilic, hydrophobic and DOPC surfaces and colloidally characterize EVs and EV fluids by determining their hydrodynamic radius and zeta potential.
Dynamic Light Scattering (DLS) was used to determine the size and zeta potential of EVs from Human breast milk (three different samples) and Ascaris suum incubation media. The results show that pellet from the milk and also EV depleted substrate were consisted of particles / aggregates with the largest Hydrodynamic radius. Pellet from milk sample had the largest polydispersity index, indicating a heterogeneous origin of the sample due the fact that pellet contained proteins / fat / cells in addition to EV´s. All of these samples were not sterile due to which bacterial growth and contamination could occur. Zeta potential for all milk and Ascaris suum samples was low but for the stability of EV's steric stabilization has a more significant aspect.
In Quartz Crystal Microbalance with Dissipation, attractive interactions between EVs with Hydrophilic and Hydrophobic surfaces could be observed due to the negative frequency shifts typically found in adsorption. A thin viscoelastic film was formed on these surfaces. EVs were shown to have no interactions with the DOPC surface since in some case not any or very small changes in frequencies were observed. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Extracellulära vesiklar (EV) är membranbundna vesiklar som utsöndras från de flesta celler och släpps ut i biologiska vätskor. De är 30 - 5000 nm i diameter stora och innehåller biologiska molekyler som RNA, lipider och proteiner. De spelar en nyckelroll för kommunikationen mellan cellerna, så kallad, intercellulär kommunikation. EV är ett utmärkt medel för långdistans kommunikation mellan celler. Då transporteras de bland annat genom blodomloppets relativt långa avstånd till sina målceller. EV är även involverade i många fysiologiska och patologiska tillstånd. Med hjälp av informationen som transporteras i EV lasten kan vår hälsa främjas eller sjukdom alstras. EV är intressanta som biomarkörer vid diagnos, prognos, för övervakning av... (More)
Extracellulära vesiklar (EV) är membranbundna vesiklar som utsöndras från de flesta celler och släpps ut i biologiska vätskor. De är 30 - 5000 nm i diameter stora och innehåller biologiska molekyler som RNA, lipider och proteiner. De spelar en nyckelroll för kommunikationen mellan cellerna, så kallad, intercellulär kommunikation. EV är ett utmärkt medel för långdistans kommunikation mellan celler. Då transporteras de bland annat genom blodomloppets relativt långa avstånd till sina målceller. EV är även involverade i många fysiologiska och patologiska tillstånd. Med hjälp av informationen som transporteras i EV lasten kan vår hälsa främjas eller sjukdom alstras. EV är intressanta som biomarkörer vid diagnos, prognos, för övervakning av sjukdom samt för läkemedelstransporten. Trots sin stora potential, EV mätningar introducerar många utmaningar på grund av deras extra små och olika storlekar (polydispersitet), lågt brytningsindex och varierande densitet. För att kunna analysera EV krävs sortering till en homogent delmängd vilket ger renare prover, högre reproducerbarhet eller avkastning, mindre tidskrävande samt billigare tillverkningsmetoder av EV. Mikro- och nanoteknologiska verktyg som kan separera EV i storleksordning och få mer homogena prover stiger i antal och det kommer att öka vår förståelse för EV inom nära framtid.
Interaktioner som studerades var EV och EV-vätskors samverkan med hydrofila, hydrofoba och DOPC (enkel modell av ett cellmembran) ytor. Det vill säga EVs bindningsegenskaper till dessa ytor. Detta gjordes genom att isolera EV från mänsklig bröstmjölk samt från parasitens Ascaris suum inkubations media och sedan analysera dessa med hjälp av en teknik som kallas Quartz Crystal Microbalance med dissipation. Resultaten visade att EV hade en viss interaktion men hydrofila (vattenälskande) och hydrofoba (vattenavvisnde / fetta) ytor. Ett tunt och mjukt (viskoelastisk) lager uppmättes av instrumentet. Interaktioner av EV med båda ytorna kunde bero på att EV membrankomponenter bestod av båda hydrofila ( som lipid membran huvud samt andra hydrofila komponenter) och hydrofoba (fettsyrasvansar och andra hydrofoba ämnen) komponenter. Vid mätning på DOPC ytan, EV visade inte några interaktioner. Detta kunde bero på att DOPC lager var för tunt men är trots det ganska oklart.
Utöver EVs interaktioner med olika ytor undersöktes även EVs kolloidala egenskaper i form av deras Hydrodynamiska radii, det vill säga storlek av EV partiklarna och zeta-potentialen som är laddning (positiv eller negativ) som finns runt om partikel (EV). Dessa kolloidala egenskaper påverkar EVs interaktioner med ytan. Detta analyserades med hjälp av en metod som kallas dynamisk ljusspridning (DLS). Resultaten visade att EV-vätskor har en ganska ojämn storleksfördelning så länge de inte är renade på proteiner/ celler/ lipider. Deras zeta potential är relativt låg, då alla mätningar där den uppmättes vara mindre än minus tio. För ett elektrostatiskt stabilt system (system med laddningsrepulsion) skall zeta potentialen vara runt +/- 30. Trots att zeta potentialen indikerar ett väldigt instabilt kolloidalt system, som tenderar att snabbt klumpa ihop sig till större kluster (aggregat), är dess betydelse mindre viktig. Detta eftersom partiklarna kan stabiliseras steriskt, det vill säga med hjälp av andra partiklar än EV som finns i vätskor. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Franzén, Rita LU
supervisor
organization
course
KEMK07 20191
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
keywords
Physical Chemistry, extracellular vesicles, colloidal characterization, fysikalisk kemi
language
English
id
8991223
date added to LUP
2019-08-12 12:06:07
date last changed
2019-08-12 12:06:07
@misc{8991223,
  abstract     = {The aim of this thesis was to reveal how nano-sized extracellular vesicles (EVs) isolated from human breast milk and Aascaris suum, parasitic worm incubation media interacts with hydrophilic, hydrophobic and DOPC surfaces and colloidally characterize EVs and EV fluids by determining their hydrodynamic radius and zeta potential. 
 Dynamic Light Scattering (DLS) was used to determine the size and zeta potential of EVs from Human breast milk (three different samples) and Ascaris suum incubation media. The results show that pellet from the milk and also EV depleted substrate were consisted of particles / aggregates with the largest Hydrodynamic radius. Pellet from milk sample had the largest polydispersity index, indicating a heterogeneous origin of the sample due the fact that pellet contained proteins / fat / cells in addition to EV´s. All of these samples were not sterile due to which bacterial growth and contamination could occur. Zeta potential for all milk and Ascaris suum samples was low but for the stability of EV's steric stabilization has a more significant aspect.
 In Quartz Crystal Microbalance with Dissipation, attractive interactions between EVs with Hydrophilic and Hydrophobic surfaces could be observed due to the negative frequency shifts typically found in adsorption. A thin viscoelastic film was formed on these surfaces. EVs were shown to have no interactions with the DOPC surface since in some case not any or very small changes in frequencies were observed.},
  author       = {Franzén, Rita},
  keyword      = {Physical Chemistry,extracellular vesicles,colloidal characterization,fysikalisk kemi},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {An investigation of the nano-size extracellular vesicles by the colloidal characterization of EVs and EVs fluids},
  year         = {2019},
}