بهبود کارایی ترانسفکشن DNA در سلول‌های زعفران با استفاده از نانوذرات پلی‌اتیلن‌ایمین

در طول دهه گذشته، چندین پلیمر کاتیونی طبیعی و سنتزی برای رسانش ژن به سلول‌ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در میان آن‌ها، پلی‌اتیلن‌ایمین (PEI) با موفقیت برای ژن درمانی استفاده شده است. مطالعه حاضر اثر امواج اولتراسوند و PEI را بر رسانش ssDNA به سلول‌های زعفران بررسی کرد. آزمون‌های تاخیر در ژل، پراکندگی نور دینامیکی (DLS) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای تعیین خواص فیزیکوشیمیایی پلی‌پلکس PEI/F-DNA (کمپلکس PEI و DNA نشاندار شده با فلورسنت) به کار رفت. علاوه بر این، سمیت سلولی PEI، پلی‌پلکس PEI/F-DNA و اولتراسوند بر روی سلول‌های زعفران در غلظت‌های مختلف بررسی شد. نتایج تاخیر در ژل نشان داد که تشکیل و خنثی‌سازی پلی‌پلکس PEI/F-DNA در نسبت N/P=5 کامل شد. توزیع اندازه ذرات پلی‌پلکس‌ها از 50 تا 122 نانومتر بود. نتایج تجربی نشان داد که سمیت سلولی پلی‌پلکس PEI/F-DNA کمتر از PEI به تنهایی است، در نتیجه سلول‌ها پاسخ‌های وابسته به دوز و مدت زمان مواجهه را نشان دادند. علاوه بر این، زیستایی سلول‌های زعفران پس از 5 و 10 دقیقه سونیکاسیون به شدت کاهش یافت اما این کاهش در مدت زمان مواجهه 2 دقیقه معنی‌دار نبود. نتایج همچنین نشان داد که استفاده ترکیبی از اولتراسوند و نانوذرات PEI کارایی ترانسفکشن سلول‌های زعفران را تا دو برابر بیشتر از موارد به دست آمده توسط PEI یا اولتراسوند به صورت جداگانه افزایش داد.

Over the past decade, several natural and synthetic cationic polymers have been utilized for gene delivery into cells. Among them, polyethylenimine (PEI) was used for gene therapy successfully. The present study investigated the effect of PEI and ultrasound waves on ssDNA delivery into saffron cells. Gel retardation, dynamic light scattering (DLS) and scanning electron microscopy (SEM) assays were employed to determine the physicochemical properties of PEI/F-DNA polyplex (complex of PEI and fluorescently labeled DNA). Moreover, the cytotoxicity of PEI, PEI/F-DNA polyplex and ultrasound were investigated on saffron cells at different concentrations. The gel retardation results indicated that the formation and neutralization of the PEI/F-DNA polyplex were completed at N/P=5. The particle size distribution of the polyplexes was from 50 to 122 nm. The experimental results revealed that the cytotoxicity of the PEI/F-DNA polyplex was lower than that of PEI alone, hence the cells showed both dose- and exposure duration-dependent responses. Furthermore, the viability of saffron cells declined extremely after 5 and 10 min sonication but this reduction was not significant at 2 min exposure duration. The results also indicated that the combined utilization of ultrasound and PEI nanoparticles increased the transfection efficiency of saffron cells up to two times higher than those obtained by PEI or ultrasound separately.