単一金ナノ粒子からの RNA のローディングとレーザー支援による放出の定量化

新しい RNA ベースの技術は、細胞内の遺伝子発現の制御を制御する可能性への道を提供します。低分子干渉 RNA (siRNA) ベースの治療の可能性を最大限に発揮するには、効率的な送達ビヒクルと、キャリアビヒクルからの放出を引き起こすための新しい戦略を開発する必要があります。サイズが約 50 ～ 150 nm の金ナノ粒子 (AuNP) は腫瘍組織に蓄積する能力があり、エンドサイトーシスによって膜を越えて輸送されます。したがって、そのような粒子からのレーザー制御されたオリゴヌクレオチド放出は特に興味深い。ここでは、直径 80、100、150、および 200 nm の単一金ナノ粒子上への特異的に結合したマイクロ RNA オリゴヌクレオチド (miRNA) のローディングを定量化します。我々は、AuNP が曲率に依存した miRNA ローディング密度を持つことを示します。曲率が高いほど、ローディング密度も高くなります。さらに、近赤外 (NIR) レーザーの照射によって AuNP を加熱することにより、RNA 二重鎖の 1 つのセンシング鎖がどのように脱ハイブリダイズされ、AuNP から放出されるかを実証します。レーザーによる放出は生細胞内でも実証されています。まとめると、これらの発見は、高い曲率を有するプラズモンナノ粒子が細胞へのオリゴヌクレオチドの理想的なキャリアであり、そのカーゴが熱プラズモン機構によって制御された方法で放出され得ることを示している。重要なのは、この遠隔制御された放出戦略は、プラズモニック ナノキャリアに結合したあらゆるカーゴに、単一粒子レベルでも集合体レベルでも適用できることです。

Novel RNA-based technologies provide an avenue of possibilities to control the regulation of gene expression in cells. To realize the full potential of small interfering RNA (siRNA)-based therapy, efficient delivery vehicles and novel strategies for triggering release from carrier vehicles have to be developed. Gold nanoparticles (AuNPs) with sizes of ∼50-150 nm have the ability to accumulate in tumor tissue and can be transported across the membrane by endocytosis. Therefore, a laser-controlled oligonucleotide release from such particles is of particular interest. Here, we quantify the loading of specifically attached microRNA oligonucleotides (miRNA) onto single gold nanoparticles with diameters of 80, 100, 150, and 200 nm. We show that AuNPs have a curvature-dependent density of miRNA loading: the higher the curvature, the higher the loading density. Moreover, we demonstrate how one sensing strand of an RNA duplex can be dehybridized and hence released from the AuNP by heating the AuNP by irradiation with a near-infrared (NIR) laser. Laser-induced release is also demonstrated inside living cells. Together, these findings show that plasmonic nanoparticles with high curvatures are ideal carriers of oligonucleotides into cells, and their cargo can be released in a controlled manner by a thermoplasmonic mechanism. Importantly, this remotely controlled release strategy can be applied to any cargo attached to a plasmonic nanocarrier, on either the single particle or ensemble level.