KR20220092291A - Exosome-based fluorescent gold nanoclusters and method for application of cell imaging - Google Patents
Exosome-based fluorescent gold nanoclusters and method for application of cell imaging Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220092291A KR20220092291A KR1020200183921A KR20200183921A KR20220092291A KR 20220092291 A KR20220092291 A KR 20220092291A KR 1020200183921 A KR1020200183921 A KR 1020200183921A KR 20200183921 A KR20200183921 A KR 20200183921A KR 20220092291 A KR20220092291 A KR 20220092291A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- auncs
- exosome
- exo
- gold
- gold nanoparticle
- Prior art date
Links
- 239000010931 gold Substances 0.000 title claims abstract description 92
- 210000001808 exosome Anatomy 0.000 title claims abstract description 67
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 50
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 title claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 36
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- -1 gold ion Chemical class 0.000 claims description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M gold monochloride Chemical compound [Cl-].[Au+] FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 229910003803 Gold(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OVWPJGBVJCTEBJ-UHFFFAOYSA-K gold tribromide Chemical compound Br[Au](Br)Br OVWPJGBVJCTEBJ-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- RJHLTVSLYWWTEF-UHFFFAOYSA-K gold trichloride Chemical compound Cl[Au](Cl)Cl RJHLTVSLYWWTEF-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 2
- 229940071240 tetrachloroaurate Drugs 0.000 claims description 2
- JHJLBTNAGRQEKS-UHFFFAOYSA-M sodium bromide Chemical compound [Na+].[Br-] JHJLBTNAGRQEKS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 2
- YWWDBCBWQNCYNR-UHFFFAOYSA-N trimethylphosphine Chemical compound CP(C)C YWWDBCBWQNCYNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 2-[2,4-di(pentan-2-yl)phenoxy]acetyl chloride Chemical compound CCCC(C)C1=CC=C(OCC(Cl)=O)C(C(C)CCC)=C1 NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910003771 Gold(I) chloride Inorganic materials 0.000 claims 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 claims 1
- 229910021505 gold(III) hydroxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 231100000481 chemical toxicant Toxicity 0.000 abstract description 5
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 17
- 101150113720 aunc gene Proteins 0.000 description 14
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 10
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 9
- 239000012091 fetal bovine serum Substances 0.000 description 8
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 8
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 8
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 8
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 7
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 description 6
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 5
- 210000004940 nucleus Anatomy 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 5
- 239000012980 RPMI-1640 medium Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 4
- 239000006144 Dulbecco’s modified Eagle's medium Substances 0.000 description 3
- 238000004125 X-ray microanalysis Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 3
- 210000002472 endoplasmic reticulum Anatomy 0.000 description 3
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 3
- 239000007758 minimum essential medium Substances 0.000 description 3
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 3
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 3
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 3
- 238000002731 protein assay Methods 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- OZFAFGSSMRRTDW-UHFFFAOYSA-N (2,4-dichlorophenyl) benzenesulfonate Chemical compound ClC1=CC(Cl)=CC=C1OS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 OZFAFGSSMRRTDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010006187 Breast cancer Diseases 0.000 description 2
- 208000026310 Breast neoplasm Diseases 0.000 description 2
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 206010008342 Cervix carcinoma Diseases 0.000 description 2
- 206010009944 Colon cancer Diseases 0.000 description 2
- 208000001333 Colorectal Neoplasms Diseases 0.000 description 2
- 239000012591 Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline Substances 0.000 description 2
- 231100000002 MTT assay Toxicity 0.000 description 2
- 238000000134 MTT assay Methods 0.000 description 2
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 208000006105 Uterine Cervical Neoplasms Diseases 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 2
- 210000003855 cell nucleus Anatomy 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 201000010881 cervical cancer Diseases 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 125000000151 cysteine group Chemical group N[C@@H](CS)C(=O)* 0.000 description 2
- 231100000433 cytotoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000001472 cytotoxic effect Effects 0.000 description 2
- 238000000445 field-emission scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N insulin Chemical compound N1C(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(NC(=O)CN)C(C)CC)CSSCC(C(NC(CO)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CCC(N)=O)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CSSCC(NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2C=CC(O)=CC=2)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(C)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2NC=NC=2)NC(=O)C(CO)NC(=O)CNC2=O)C(=O)NCC(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CCCNC(N)=N)C(=O)NCC(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC(O)=CC=3)C(=O)NC(C(C)O)C(=O)N3C(CCC3)C(=O)NC(CCCCN)C(=O)NC(C)C(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(O)=O)=O)NC(=O)C(C(C)CC)NC(=O)C(CO)NC(=O)C(C(C)O)NC(=O)C1CSSCC2NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CC(N)=O)NC(=O)C(NC(=O)C(N)CC=1C=CC=CC=1)C(C)C)CC1=CN=CN1 NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- VJNRUQFWKRLMSL-UHFFFAOYSA-N n-(3',6'-dihydroxy-3-oxospiro[2-benzofuran-1,9'-xanthene]-5-yl)dodecanamide Chemical compound C12=CC=C(O)C=C2OC2=CC(O)=CC=C2C21OC(=O)C1=CC(NC(=O)CCCCCCCCCCC)=CC=C21 VJNRUQFWKRLMSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012803 optimization experiment Methods 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 2
- 229960005322 streptomycin Drugs 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 102100025222 CD63 antigen Human genes 0.000 description 1
- 102100027221 CD81 antigen Human genes 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000018651 Epithelial Cell Adhesion Molecule Human genes 0.000 description 1
- 108010066687 Epithelial Cell Adhesion Molecule Proteins 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 101000934368 Homo sapiens CD63 antigen Proteins 0.000 description 1
- 101000914479 Homo sapiens CD81 antigen Proteins 0.000 description 1
- 101000613251 Homo sapiens Tumor susceptibility gene 101 protein Proteins 0.000 description 1
- 102000004877 Insulin Human genes 0.000 description 1
- 108090001061 Insulin Proteins 0.000 description 1
- OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N L-tyrosine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=C(O)C=C1 OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 1
- 101000839464 Leishmania braziliensis Heat shock 70 kDa protein Proteins 0.000 description 1
- 206010027476 Metastases Diseases 0.000 description 1
- 102100034256 Mucin-1 Human genes 0.000 description 1
- 108010008707 Mucin-1 Proteins 0.000 description 1
- 102000016943 Muramidase Human genes 0.000 description 1
- 108010014251 Muramidase Proteins 0.000 description 1
- 108010062010 N-Acetylmuramoyl-L-alanine Amidase Proteins 0.000 description 1
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004338 Transferrin Human genes 0.000 description 1
- 108090000901 Transferrin Proteins 0.000 description 1
- 102100040879 Tumor susceptibility gene 101 protein Human genes 0.000 description 1
- KTWQIPKJTRJCTR-UHFFFAOYSA-N [Au].ClCP(C)C Chemical group [Au].ClCP(C)C KTWQIPKJTRJCTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000090 biomarker Substances 0.000 description 1
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 1
- 230000003833 cell viability Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I dipotassium trisodium dihydrogen phosphate hydrogen phosphate dichloride Chemical compound P(=O)(O)(O)[O-].[K+].P(=O)(O)([O-])[O-].[Na+].[Na+].[Cl-].[K+].[Cl-].[Na+] LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000799 fluorescence microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000012737 fresh medium Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- ZFGJFDFUALJZFF-UHFFFAOYSA-K gold(3+);trichloride;trihydrate Chemical compound O.O.O.Cl[Au](Cl)Cl ZFGJFDFUALJZFF-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 229940125396 insulin Drugs 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 231100001231 less toxic Toxicity 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 229960000274 lysozyme Drugs 0.000 description 1
- 235000010335 lysozyme Nutrition 0.000 description 1
- 239000004325 lysozyme Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009401 metastasis Effects 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 231100001083 no cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000012758 nuclear staining Methods 0.000 description 1
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 150000003904 phospholipids Chemical class 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000008223 sterile water Substances 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 1
- 239000012581 transferrin Substances 0.000 description 1
- OUYCCCASQSFEME-UHFFFAOYSA-N tyrosine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=C(O)C=C1 OUYCCCASQSFEME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001493 tyrosinyl group Chemical group [H]OC1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])C([H])(N([H])[H])C(*)=O 0.000 description 1
- 238000002371 ultraviolet--visible spectrum Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
- C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
- C12N5/0602—Vertebrate cells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/52—Use of compounds or compositions for colorimetric, spectrophotometric or fluorometric investigation, e.g. use of reagent paper and including single- and multilayer analytical elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2509/00—Methods for the dissociation of cells, e.g. specific use of enzymes
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Hematology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 엑소좀-기반의 형광 금 나노클러스터, 이것의 제조 방법 및 상기 형광 금 나노클러스터의 세포 이미징 용도에 관한 것이다.The present invention relates to exosome-based fluorescent gold nanoclusters, a method for preparing the same, and use of the fluorescent gold nanoclusters for cellular imaging.
최근 몇 년 동안 형광 금속 나노 클러스터는 바이오 이미징 또는 센싱 기술을 개발하는 데 적용되어 왔다. 특히, 단백질을 템플릿으로 하는 형광 금 나노 클러스터 (AuNCs)는 뛰어난 형광 특성과 생체 적합성으로 인해 바이오 이미징, 센싱 및 약물전달체로서 큰 주목을 받고 있다. 이러한 유형의 나노 물질의 대표적인 예로서 단백질 또는 핵산과의 상호 작용을 통해 합성되는 금, 은, 구리 및 백금 나노 클러스터를 들 수 있다. AuNCs는 일반적으로 단백질 템플릿에서 형성되는 반면, AgNCs 및 CuNCs는 핵산 템플릿에서 형성된다. 소 혈청 알부민은 AuNCs를 생성하는 데 사용된 최초의 단백질로 세포 이미징 및 생체 분자 감지에 널리 사용되었다. 또한 인슐린, 리소자임 및 트랜스페린과 같은 다른 단백질 템플릿이 형광 AuNCs의 합성에 사용되었다. In recent years, fluorescent metal nanoclusters have been applied to develop bio-imaging or sensing technologies. In particular, fluorescent gold nanoclusters (AuNCs) using protein as a template are receiving great attention as bioimaging, sensing and drug delivery systems due to their excellent fluorescence properties and biocompatibility. Representative examples of this type of nanomaterial include gold, silver, copper and platinum nanoclusters synthesized through interaction with proteins or nucleic acids. AuNCs are usually formed from protein templates, whereas AgNCs and CuNCs are formed from nucleic acid templates. Bovine serum albumin was the first protein used to generate AuNCs and has been widely used for cell imaging and biomolecular detection. In addition, other protein templates such as insulin, lysozyme and transferrin were used for the synthesis of fluorescent AuNCs.
엑소좀(exosome)은 엔도좀 경로를 통해 대부분의 세포에서 분비되는 작은 소포체(50 ~ 150nm 크기)를 의미한다. 엑소좀은 모세포에서 유래한 단백질, 핵산, 지질과 같은 생체 분자를 캡슐화한다는 점에서 의학 분야에서 크게 주목을 받고 있다. 엑소좀이 암 전이에 기여하는 것으로 보고되었기 때문에, 최근 몇 년 동안 비침습성 암 진단을 위해 엑소좀이 제공하는 정보를 해독하는 데 많은 연구 노력이 집중되고 있다. 기원-특이적 마커 (EpCAM 및 MUC-1) 및 일반 마커 (HSP 70, TSG101, CD63 및 CD81)를 포함한 다양한 단백질을 포함하는 엑소좀이 보고되었다. 또한 안정적인 인지질 이중층 구조를 가진 엑소좀이 약물 전달 수단으로 사용되었다. Exosome (exosome) refers to a small endoplasmic reticulum (50 ~ 150nm size) secreted from most cells through the endosomal pathway. Exosomes are receiving great attention in the medical field in that they encapsulate biomolecules such as proteins, nucleic acids, and lipids derived from parental cells. Since exosomes have been reported to contribute to cancer metastasis, much research effort has been focused on deciphering the information provided by exosomes for non-invasive cancer diagnosis in recent years. Exosomes containing various proteins have been reported, including origin-specific markers (EpCAM and MUC-1) and generic markers (HSP 70, TSG101, CD63 and CD81). In addition, exosomes with a stable phospholipid bilayer structure were used as a drug delivery method.
본 발명자들은 가혹한 조건이나 독성 화학 물질이 필요하지 않은 친환경적인 방식으로 금 나노 클러스터를 합성하기 위해 엑소좀 템플릿을 사용하는 방법을 연구하던 중 중성 및 알칼리성 pH범위에서 각각 청색 및 적색을 발광하는 두 개의 서로 다른 엑소좀 기반 AuNCs (exo-AuNCs)를 합성하였고, 상기 엑소좀 기반 AuNCs이 핵을 염색하는 것을 확인하여, 본원 발명의 엑소좀 기반 AuNCs를 세포 이미징 용도로 사용할 수 있음을 확인하였다. The present inventors were studying a method of using an exosome template to synthesize gold nanoclusters in an environmentally friendly way that does not require harsh conditions or toxic chemicals. Different exosome-based AuNCs (exo-AuNCs) were synthesized, and it was confirmed that the exosome-based AuNCs stained the nucleus, confirming that the exosome-based AuNCs of the present invention can be used for cell imaging.
이에 본 발명자들은, 본 발명자들은 가혹한 조건이나 독성 화학 물질이 필요하지 않은 친환경적인 방식으로 금 나노 클러스터를 합성하기 위해 엑소좀 템플릿을 사용하는 방법을 연구하던 중 중성 및 알칼리성 pH범위에서 각각 청색 및 적색을 발광하는 두 개의 서로 다른 엑소좀 기반 AuNCs (exo-AuNCs)를 합성하였고, 사익 엑소좀 기반 AuNCs이 핵을 염색하는 것을 확인하여, 본원 발명의 엑소좀 기반 AuNCs를 세포 이미징 용도로 사용할 수 있음을 확인하였다. Accordingly, the present inventors were studying a method of using an exosome template to synthesize gold nanoclusters in an environmentally friendly way that does not require harsh conditions or toxic chemicals, blue and red in neutral and alkaline pH ranges, respectively. Two different exosome-based AuNCs (exo-AuNCs) emitting light were synthesized, and it was confirmed that the exosome-based AuNCs based on the exosomes stained the nucleus, indicating that the exosome-based AuNCs of the present invention can be used for cell imaging. Confirmed.
따라서, 본 발명의 목적은 하기의 단계를 포함하는 엑소좀-금 나노입자 클러스터를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for preparing an exosome-gold nanoparticle cluster comprising the following steps.
(i) 엑소좀을 준비하는 단계; 및 (i) preparing exosomes; and
(ii) 상기 엑소좀 및 금 이온 (Au ion) 염을 혼합하여 배양하는; (ii) mixing and culturing the exosome and gold ion (Au ion) salt;
를 포함하는, 엑소좀-금 나노입자 클러스터를 제조하는 방법.Including, exosome-method for producing a gold nanoparticle cluster.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 생산한 엑소좀-금 나노입자 클러스터를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an exosome-gold nanoparticle cluster produced by the above method.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 엑소좀-금 나노입자 클러스터를 포함하는 세포 이미징 조성물을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a cell imaging composition comprising the exosome-gold nanoparticle cluster.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는 엑소좀-금 나노입자 클러스터를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. In order to achieve the above object, the present invention is to provide a method for preparing an exosome-gold nanoparticle cluster comprising the following steps.
(i) 엑소좀을 준비하는 단계; 및 (i) preparing exosomes; and
(ii) 상기 엑소좀 및 금 이온 (Au ion) 염을 혼합하여 배양하는; (ii) mixing and culturing the exosome and gold ion (Au ion) salt;
를 포함하는, 엑소좀-금 나노입자 클러스터를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.Including, exosome-can provide a method for producing a gold nanoparticle cluster.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 상기 방법으로 생산한 엑소좀-금 나노입자 클러스터를 제공할 수 있다. In order to achieve another object of the present invention, it is possible to provide an exosome-gold nanoparticle cluster produced by the present method.
본 발명의 또다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 엑소좀-금 나노입자 클러스터를 포함하는 세포 이미징 조성물을 제공할 수 있다.In order to achieve another object of the present invention, the present invention can provide a cell imaging composition comprising the exosome-gold nanoparticle cluster.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 하기의 단계를 포함하는 엑소좀-금 나노입자 클러스터를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. The present invention is to provide a method for preparing an exosome-gold nanoparticle cluster comprising the following steps.
(i) 엑소좀을 준비하는 단계; 및 (i) preparing exosomes; and
(ii) 상기 엑소좀 및 금 이온 (Au ion) 염을 혼합하여 배양하는; (ii) mixing and culturing the exosome and gold ion (Au ion) salt;
를 포함하는, 엑소좀-금 나노입자 클러스터를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.Including, exosome-can provide a method for producing a gold nanoparticle cluster.
본 발명자들은 티로신 잔기는 이의 pKa (약 10)보다 높은 pH 값에서 강력한 환원 능력을 나타내며, 시스테인 잔기의 티올 그룹이 Au 이온에 단단히 결합하기 때문에 티로신 및 시스테인 잔기가 있는 다양한 단백질을 포함하는 엑소좀이 형광 금 나노클러스터의 형성을 매개할 것이라고 예상하였다. 이에 본 발명자 소태아혈청(Fetal bovine serum)에서 분리된 엑소좀 (6.25mg/mL; 1mL의 1X PBS) 및 HAuCl4 (1.25Mm; 1ml의 DW)를 실온에서 5분 동안 혼합한 뒤, NaOH를 이용하여 pH를 조절하고 진탕 배양기에서 3일 동안 37℃, 200rpm으로 배양하였다. 상기 엑소좀-금 나노입자 클러스터는 배양하는 pH에 따라서 각기 다른 형광 방출을 나타내었다. 460nm에서 최대 형광 강도를 가진 청색 형광 exo-AuNCs는 다양한 pH 값에서 합성되었으며, 그 중에 pH7에서 배양할 때 이의 형광 세기가 가장 높았다. 670nm에서 최대 발광 강도를 가진 적색 형광 exo-AuNCs는 pH 11.5에서만 합성되었다 (도 1). 높은 형광 신호를 가진 청색 및 적색 형광 exo-AuNCs는 엑소좀과 Au 이온이 모두 존재할 때만 생성 되었다 (도 2). The present inventors found that tyrosine residues exhibit strong reducing ability at pH values higher than their pKa (about 10), and because the thiol group of cysteine residues binds tightly to Au ions, exosomes containing various proteins with tyrosine and cysteine residues are It was expected to mediate the formation of fluorescent gold nanoclusters. Accordingly, exosomes isolated from the present inventor's fetal bovine serum (6.25mg/mL; 1mL of 1X PBS) and HAuCl 4 (1.25Mm; 1ml of DW) were mixed at room temperature for 5 minutes, and then NaOH was added was used to adjust the pH and incubated at 37° C., 200 rpm in a shaking incubator for 3 days. The exosome-gold nanoparticle clusters exhibited different fluorescence emission depending on the cultured pH. Blue fluorescent exo-AuNCs with maximum fluorescence intensity at 460 nm were synthesized at various pH values, and among them, the fluorescence intensity was the highest when cultured at pH7. Red fluorescent exo-AuNCs with maximum emission intensity at 670 nm were synthesized only at pH 11.5 (Fig. 1). Blue and red fluorescent exo-AuNCs with high fluorescence signals were generated only in the presence of both exosomes and Au ions (Fig. 2).
상기 엑소좀은 다양한 세포들로부터 분비되는 막 구조의 작은 소낭을 의미한다. 엑소좀의 직경은 대략 30-100 nm이며, 다낭체와 원형질막의 융합이 일어나 세포 밖 환경으로 방출되는 소낭을 의미한다. 상기 엑소좀은 생물학적 본 발명의 엑소좀은 소태아혈청(fetal bovine serum, FBS) 유래 일 수 있다. The exosome means a small vesicle of a membrane structure secreted from various cells. The diameter of the exosomes is approximately 30-100 nm, and the fusion of the polycystic body and the plasma membrane occurs and refers to vesicles that are released into the extracellular environment. The exo-bit of the present invention may be derived from fetal bovine serum (FBS).
상기 금속 이온 염은 클로로(트리메틸포스핀)금(AuClP(CH3)3), 칼륨테트라클로로아우르산염(Ⅲ)(KAuCl4), 염화금산나트륨(NaAuCl4), 염화금산(HAuCl4), 브롬화금산나트륨(NaAuBr4), 염화금(AuCl), 염화금(III)(AuCl3) 또는 브롬화금(AuBr3)일 수 있으며, 바람직하게는 염화금산 (HAuCl4)일 수 있다. The metal ion salt is chloro (trimethylphosphine) gold (AuClP(CH 3 ) 3 ), potassium tetrachloroaurate (III) (KAuCl 4 ), sodium chloride (NaAuCl 4 ), chloroauric acid (HAuCl 4 ), bromide It may be sodium aurate (NaAuBr 4 ), gold chloride (AuCl), gold (III) chloride (AuCl 3 ), or gold bromide (AuBr 3 ), preferably chloroauric acid (HAuCl 4 ).
상기 (ii) 단계에서 염산 및 수산화나트륨을 이용하여 pH 5.5 내지 pH 11.5의 조건에서 배양하면 460 nm에서 형광을 방출하면 청색 형광 엑소좀-금 나노입자 클러스터가 합성될 수 있으며, 바람직하게는 pH 7.0 내지 pH 11.5일 수 있으며, 더 바람직하게는 pH 7.0일 수 있다. In step (ii), when culturing at pH 5.5 to pH 11.5 using hydrochloric acid and sodium hydroxide, when fluorescence is emitted at 460 nm, blue fluorescent exosome-gold nanoparticle clusters can be synthesized, preferably at pH 7.0 to pH 11.5, more preferably pH 7.0.
상기 (ii) 단계에서 수산화나트륨을 이용하여 pH 11 내지 pH 12의 조건에서 배양하면 670 nm에서 형광을 방출하는 적색 형광 엑소좀-금 나노입자 클러스터가 합성될 수 있으며, 바람직하게는 pH 11.5일수 있다. In step (ii), when culturing at a pH of 11 to 12 using sodium hydroxide, a red fluorescent exosome-gold nanoparticle cluster emitting fluorescence at 670 nm may be synthesized, preferably at a pH of 11.5. .
본 발명자들은 상기 청색 형광 exo-AuNCs 및 적색 형광 exo-AuNCs의 최적화 조건을 각각 실험하였다. 청색 및 적색 형광 exo-AuNCs는 모두 1.25 mM의 Au 이온 농도에서 가장 높은 형광 강도를 나타내었다 (도 3A). 청색 형광 exo-AuNCs의 형광이 3일째까지 점진적으로 증가한 후 형광이 더 이상 증가하지 않은 반면, 적색 형광 exo-AuNCs는 1일 후 가장 높은 형광 강도에 도달했으며 그 이후에는 형광 강도가 감소하였다. (도 3B). 적색 형광 exo-AuNCs이 1일 후부터 감소하는 이유가 적색 형광 exo-AuNCs의 형성을 촉진하기 위해 사용된 높은 pH가 엑소좀을 손상시키기 때문이다. 상기 최적화 실험을 기반으로, 1.25 mM Au 이온과 청색 및 적색 형광 exo-AuNCs에 대해 각각 3 일 및 1 일이 최적의 조건임을 확인하였다. The present inventors tested the optimization conditions for the blue fluorescent exo-AuNCs and the red fluorescent exo-AuNCs, respectively. Both blue and red fluorescent exo-AuNCs showed the highest fluorescence intensity at the Au ion concentration of 1.25 mM (Fig. 3A). The fluorescence of blue fluorescent exo-AuNCs gradually increased until the 3rd day, and then the fluorescence did not increase any more, whereas the red fluorescent exo-AuNCs reached the highest fluorescence intensity after 1 day, after which the fluorescence intensity decreased. (Fig. 3B). The reason why the red fluorescent exo-AuNCs decreased after 1 day is that the high pH used to promote the formation of red fluorescent exo-AuNCs damages the exosomes. Based on the above optimization experiment, it was confirmed that day 3 and
상기 청색 형광 엑소좀-금 나노입자 클러스터는 상기 서술한 (ii) 단계에서 1일 내지 5일 동안 배양할 수 있으며 바람직하게는 3일 동안 배양할 수 있다. The blue fluorescent exosome-gold nanoparticle cluster may be cultured for 1 to 5 days in step (ii) described above, preferably for 3 days.
상기 적색 형광 엑소좀-금 나노입자 클러스터는 상기 서술한 (ii) 단계에서 1시간 내지 48시간 동안 배양할 수 있으며, 바람직하게는 24시간 동안 배양 할 수 있다. The red fluorescent exosome-gold nanoparticle cluster may be cultured for 1 hour to 48 hours in step (ii) described above, preferably for 24 hours.
상기 금 이온 염은 0.312 mM 내지 5mM의 농도로 포함할 수 있으며, 바람직하게는 0.625 mM 내지 2.5mM일 수 있으며, 더 바람직하게는 1.25 mM일 수 있다. The gold ion salt may be included in a concentration of 0.312 mM to 5 mM, preferably 0.625 mM to 2.5 mM, and more preferably 1.25 mM.
상기 엑소좀의 농도는 1 mg/ml 내지 15 mg/ml의 농도로 포함할 수 있고, 바람직하게는 3 mg/ml 내지 9mg/ml의 농도로 포함될 수 있으며, 더 바람직하게는 6.25 mg/mL로 포함할 수 있다. The concentration of the exosome may be included at a concentration of 1 mg/ml to 15 mg/ml, preferably at a concentration of 3 mg/ml to 9 mg/ml, more preferably at a concentration of 6.25 mg/mL may include
상기 최적의 조건으로 합성한 청색 형광 exo-AuNCs 및 적색 형광 exo-AuNCs의 특성을 조사한 결과, exo-AuNCs 모두에서 200nm 미만의 크기로 소포 모양을 유지하였고, 엑소좀 소포체의 독특한 모양을 유지하고 있으며, 엑소좀의 크기와 수가 각각 청색 형광 exo―AuNCs은 136.2±3.1 nm 및 2.01 Х 1010 particles/mL이었고, 적색 형광 exo―AuNCs은 116 ±5.9 nm 및 1.63 Х 1010 particles/mL이고, 청색 형광 exo―AuNCs 및 적색 형광 exo―AuNCs은 각각 8개(청색 형광 exo―AuNCs) 및 25개(적색 형광 exo―AuNCs)의 Au 원자를 포함하고 있는 것을 확인하였다. . Au8NC의 4f5/2 및 4f7/2 결합 에너지 피크는 각각 88.48 eV 및 84.28 eV였으며, Au25NC는 각각 87.58eV와 83.68eV였으며, 이는 Au8NC가 Au25NC보다 상대적으로 작다는 것을 확인하였다 (도 4).As a result of examining the characteristics of blue fluorescent exo-AuNCs and red fluorescent exo-AuNCs synthesized under the optimal conditions, both exo-AuNCs maintained the vesicle shape with a size of less than 200 nm, and the unique shape of the exosome endoplasmic reticulum was maintained. , The size and number of exo-somes were 136.2±3.1 nm and 2.01
본 발명은 상기의 방법으로 생산한 엑소좀-금 나노입자 클러스터를 제공할 수 있다. The present invention can provide an exosome-gold nanoparticle cluster produced by the above method.
본 발명은 상기의 엑소좀-금 나노입자 클러스터를 포함하는, 세포 이미징용 조성물을 제공할 수 있다.The present invention may provide a composition for cell imaging, including the exosome-gold nanoparticle cluster.
본 발명자들은 MTT 분석을 사용하여 exo-AuNCs의 세포 독성을 평가한 결과, 청색 형광 exo-AuNCs는 1mg/mL까지 MCF-7 (인간 유방암), HeLa (인간 자궁경부암), HT29 (인간 대장암)에서 세포 독성을 나타내지 않았다. 5mg/mL 농도에서는 상기 세 개의 세포주 모두에 매우 독성이 있었다. 반대로, 최대 10mg/mL 농도의 적색 형광 exo-AuNCs는 세포 독성을 나타내지 않았다. 세 가지 세포 유형 모두 고농도에서 적색 형광 exo-AuNCs가 있을 때 더 잘 성장했으며, 오히려 이 화합물이 세포 성장에 유익한 영향을 미친 것으로 해석된다 (도 5). 전반적으로, 적색 형광 exo-AuNCs는 세포에 대한 독성이 적고 우수한 생체 적합성을 나타냈다.The present inventors evaluated the cytotoxicity of exo-AuNCs using the MTT assay, and as a result, blue fluorescent exo-AuNCs up to 1 mg/mL MCF-7 (human breast cancer), HeLa (human cervical cancer), HT29 (human colorectal cancer) showed no cytotoxicity. At a concentration of 5 mg/mL, all three cell lines were highly toxic. Conversely, red fluorescent exo-AuNCs at concentrations up to 10 mg/mL did not show cytotoxicity. All three cell types grew better in the presence of red fluorescent exo-AuNCs at high concentrations, rather, it is interpreted that this compound had a beneficial effect on cell growth (Fig. 5). Overall, red fluorescent exo-AuNCs exhibited low toxicity to cells and good biocompatibility.
본 발명자들은 적색 형광 exo-AuNCs를 사용하여 세포 이미징을 수행한 결과, 세 종의 세포주 모두에서 적색 형광 exo-AuNCs는 표시된 것처럼 밝은 적색으로 핵을 효과적으로 염색하였다 (도 6). 이러한 결과는 양전하를 가진 형광 나노 물질이 세포 핵을 염색 할 수 있고, 이를 이용하여 형광 exo-AuNCs가 새로운 바이오 이미징 프로브로 유용할 수 있음을 확인하였다. The present inventors performed cell imaging using red fluorescent exo-AuNCs. As a result, in all three cell lines, red fluorescent exo-AuNCs effectively stained nuclei in bright red as indicated ( FIG. 6 ). These results confirmed that fluorescent nanomaterials with positive charges can stain cell nuclei, and using this, fluorescent exo-AuNCs can be useful as novel bioimaging probes.
본 발명에 따른 금 나노클러스터의 제조방법은 엑소좀 템플릿을 사용하여 형광 금속 나노 클러스터를 합성하는 새로운 방법으로서, 가혹한 실험 조건이나 독성 화학 물질없이 실온에서 엑소좀과 Au이온의 혼합물을 간단히 배양하여 생산이 가능하다는 장점을 제공한다. 또한, 반응 조건을 최적화하여 발광 파장이 각각 460nm 및 670nm 인 청색 (Au8NC) 및 적색 발광 (Au25NC) exo-AuNCs를 제조함으로써, 이 나노클러스터는 세포에 독성이 적고 생장에도 유리하므로 생체적합성이 우수한 세포 이미징 조성물로 사용할 수 있는 효과가 있다. The method for preparing gold nanoclusters according to the present invention is a novel method for synthesizing fluorescent metal nanoclusters using an exosome template, and is produced by simply culturing a mixture of exosomes and Au ions at room temperature without harsh experimental conditions or toxic chemicals. It offers the advantage that this is possible. In addition, by optimizing the reaction conditions to produce blue (Au 8 NC) and red light-emitting (Au 25 NC) exo-AuNCs with emission wavelengths of 460 nm and 670 nm, respectively, these nanoclusters are less toxic to cells and beneficial to growth, so There is an effect that it can be used as a cell imaging composition having excellent compatibility.
도 1은 본 발명에 따라 합성된 exo-AuNCs의 특성을 확인한 결과로서, (A)는 청색 및 적색 형광 exo-AuNCs의 형성에 미치는 pH의 효과를 보여주는 결과이고, (B)는 360nm 에서 발광하는 청색 및 적색 exo-AuNCs의 RFI를 보여주는 결과이며, (C)는 exo-AuNCs의 UV-Vis 흡수 스펙트럼 결과이다.
도 2는 본 발명에 따라 합성된 exo-AuNCs의 합성 결과로서, (A)는 청색 방출 exo-AuNCs의 460nm의 방출 강도를 측정한 결과이고, (B)는 적색 방출 exo-AuNCs의 670nm 방출 강도를 측정한 결과이다.
도 3는 Exo-AuNCs의 합성을 위한 최적의 조건을 보여주는 결과로서, (A)는 청색 및 적색 형광 exo-AuNCs의 형성에 Au 이온 농도의 영향을 보여주는 결과이고 (엑소좀 농도는 6.25 mg/mL로 고정되고, 다양한 Au 이온 농도 (0.3125, 0.625, 1.25, 2.5 및 5mM)으로 합성한 뒤 형광 강도를 460nm (청색) 및 670nm (적색)의 발광 파장에서 최대 형광 강도로 나누어 계산하였다. 청색 및 적색 형광 exo-AuNCs 모두 360 nm에서 여기되었다), (B)는 청색 및 적색 형광 exo-AuNCs의 형성에 대한 반응 시간의 영향을 보여준 결과이다 (서로 다른 반응 시간 (0 ~ 7 일)에서의 형광 강도를 460nm (청색) 및 670nm (적색)의 발광 파장에서 최대 형광 강도로 나누어 계산하였다. 청색 및 적색 형광 exo-AuNCs 모두 360 nm에서 여기되었다.)
도 4은 엑소좀의 특징을 확인한 결과로서, (A 및 B)는 청색 형광 exo-AuNCs (왼쪽; A) 및 적색 형광 exo-AuNCs (오른쪽; B)의 주사 전자 현미경 (FE-SEM) 이미지 및 에너지 분산 형 X- 선 미세 분석 결과이고, (C 및 D)는 청색 형광 exo-AuNCs (왼쪽, C) 및 적색 형광 exo-AuNCs (오른쪽, D)의 나노 입자 추적 분석결과이며, (E) 청색 형광 exo-AuNCs 및 적색 형광 exo-AuNCs의 X 선 광전자 분광법 스펙트럼 결과이다.
도 5는 Exo-AuNCs의 세포 독성을 확인한 결과로서, (A)는 청색 형광 exo-AuNCs 결과이고, (B)는 적색 형광 exo-AuNCs의 결과이다. MCF-7, HeLa 및 HT29 세포를 다양한 농도의 또는 청색 형광 exo-AuNCs 적색 형광 exo-AuNCs (0.05, 0.1, 0.5, 1, 5 및 10 mg/mL)을 처리한 뒤 24 시간 동안 배양하였다.
도 6는 적색 Exo-AuNCs를 이용한 형광 이미징 사진 결과이다. 세포막은 5-dodecanoylaminofluorescein (500 μM)으로 대조 염색되었고, 적색 형광 exo-AuNCs의 농도는 3.125 mg/ mL이다.1 is a result of confirming the characteristics of exo-AuNCs synthesized according to the present invention, (A) is a result showing the effect of pH on the formation of blue and red fluorescent exo-AuNCs, (B) is a result showing the light emission at 360 nm Results showing the RFI of blue and red exo-AuNCs, (C) is the UV-Vis absorption spectrum result of exo-AuNCs.
Figure 2 is the result of synthesis of exo-AuNCs synthesized according to the present invention, (A) is the result of measuring the emission intensity at 460 nm of blue-emitting exo-AuNCs, (B) is the emission intensity of red-emitting exo-AuNCs at 670 nm is the measurement result.
3 is a result showing the optimal conditions for the synthesis of Exo-AuNCs, (A) is a result showing the effect of Au ion concentration on the formation of blue and red fluorescent exo-AuNCs (exosome concentration is 6.25 mg/mL After synthesizing with various Au ion concentrations (0.3125, 0.625, 1.25, 2.5 and 5 mM), the fluorescence intensity was calculated by dividing the fluorescence intensity by the maximum fluorescence intensity at the emission wavelengths of 460 nm (blue) and 670 nm (red). Both fluorescent exo-AuNCs were excited at 360 nm), (B) is the result showing the effect of reaction time on the formation of blue and red fluorescent exo-AuNCs (fluorescence intensity at different reaction times (0 to 7 days)) was calculated by dividing by the maximum fluorescence intensity at emission wavelengths of 460 nm (blue) and 670 nm (red). Both blue and red fluorescent exo-AuNCs were excited at 360 nm).
4 is a result of confirming the characteristics of exosomes, (A and B) are scanning electron microscope (FE-SEM) images of blue fluorescent exo-AuNCs (left; A) and red fluorescent exo-AuNCs (right; B) and Energy dispersive X-ray microanalysis results, (C and D) are the results of nanoparticle tracking analysis of blue fluorescent exo-AuNCs (left, C) and red fluorescent exo-AuNCs (right, D), (E) blue X-ray photoelectron spectroscopy spectra of fluorescent exo-AuNCs and red fluorescent exo-AuNCs.
5 is a result of confirming the cytotoxicity of Exo-AuNCs, (A) is a result of blue fluorescent exo-AuNCs, (B) is a result of red fluorescent exo-AuNCs. MCF-7, HeLa and HT29 cells were treated with various concentrations of blue fluorescent exo-AuNCs or red fluorescent exo-AuNCs (0.05, 0.1, 0.5, 1, 5 and 10 mg/mL) and then cultured for 24 hours.
6 is a fluorescence imaging photograph using red Exo-AuNCs. The cell membrane was counterstained with 5-dodecanoylaminofluorescein (500 μM), and the concentration of red fluorescent exo-AuNCs was 3.125 mg/mL.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세히 설명한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지는 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, examples will be given to describe the present specification in detail. However, the embodiments according to the present specification may be modified in various other forms, and the scope of the present specification is not to be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present specification are provided to more completely explain the present specification to those of ordinary skill in the art.
실시예 1. 실험의 재료Example 1. Materials of Experiment
소 태아 혈청(FBS; Sigma-Aldrich, USA), ExoQuick-TC 시약 (SBI, 미국), 인산염 완충 식염수 (PBS; Biosesang, 대한민국), 금 (III) 염화물 삼수화물 (HAuCl4; Sigma-Aldrich, USA), 탈이온 멸균수 (DW; Bioneer, 대한민국), Macrosep Advance Centrifugal Device (30kDa; Pall Corporation, USA), Micro BCATM 단백질 분석 키트 (Thermo Scientific, USA), DMEM/high glucose (미국 하이 클론), RPMI-1640 (미국 하이 클론), MEM (한국 웰진), 페니실린-스트렙토마이신 (미국 깁코), 3-(4,5-디메틸 티아졸-2-일)-2,5-diphenyltertrazolium bromide (MTT; Invitrogen, USA) 및 5-dodecanoylaminofluorescein (DAF; Invitrogen, USA)를 사용하였다.Fetal bovine serum (FBS; Sigma-Aldrich, USA), ExoQuick-TC reagent (SBI, USA), phosphate buffered saline (PBS; Biosesang, Korea), gold(III) chloride trihydrate (HAuCl 4 ; Sigma-Aldrich, USA) ), deionized sterile water (DW; Bioneer, Korea), Macrosep Advance Centrifugal Device (30kDa; Pall Corporation, USA), Micro BCA ™ Protein Assay Kit (Thermo Scientific, USA), DMEM/high glucose (High Clone, USA), RPMI-1640 (Hyclone, USA), MEM (Welgene Korea), penicillin-streptomycin (Gibco, USA), 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltertrazolium bromide (MTT; Invitrogen) , USA) and 5-dodecanoylaminofluorescein (DAF; Invitrogen, USA) were used.
실시예 2. Exo-AuNCs의 합성 Example 2. Synthesis of Exo-AuNCs
엑소좀은 제조업체의 프로토콜에 따라 ExoQuick-TC 시약을 사용하여 FBS에서 분리하였다. FBS는 Macrosep Advance Centrifugal Device에서 15 분 동안 3000 xg에서 먼저 원심 분리하였다. 이렇게 농축된 엑소좀이 포함된 잔류물을 새로운 멸균 튜브로 옮기고 ExoQuick-TC 시약과 5:1 비율로 혼합하였다. 4℃에서 밤새 배양한 후, 혼합물을 1500 xg에서 30분 동안 원심 분리하였다. 튜브 바닥에 형성된 펠렛을 방해하지 않고 상층액을 제거하였다. 마지막으로 엑소좀이 포함된 펠렛을 1x PBS로 2회 세척하고 PBS에 재현탁하여 다음 사용까지 -20 ℃에서 보관하였다. 1mL의 1x PBS (pH 7.4)의 엑소좀 (6.25mg/mL)과 1mL DW의 HAuCl4 (1.25mM)를 실온에서 5분 동안 혼합하였다. 엑소좀 농도는 Micro BCATM 단백질 분석 키트를 사용하여 정량화 하였다. NaOH를 이용하여 pH를 조절하고 진탕 배양기에서 3일 동안 37℃, 200rpm으로 배양하였다. 상기 합성한 exo-AuNCs을 Spectramax iD5 Multi-Mode Microplate Reader (Molecular Device, USA)를 사용하여 준비된 exo-AuNCs의 흡광도와 형광 스펙트럼을 측정하였다. 도 1A와 B에서 볼 수 있듯이, 다양한 pH 값에서 460nm에서 최대 발광 강도를 가진 청색 형광 exo-AuNCs이 합성 되었고, 그 중에 pH 7에서 배양한 청색 exo-AuNCs의 형광 세기가 가장 높았다. 670nm에서 최대 발광 강도를 가진 적색 형광 exo-AuNCs는 pH 11.5에서만 합성되었다. 높은 형광 신호를 가진 청색 및 적색 형광 exo-AuNCs는 엑소좀과 Au 이온이 모두 존재할 때만 생성되었다 (도 2). 흡광도 분석을 사용하여 AuNCs보다 큰 Au 나노 입자가 형성되지 않았다 (도 1C). Exosomes were isolated in FBS using ExoQuick-TC reagent according to the manufacturer's protocol. FBS was first centrifuged at 3000 x g for 15 min in a Macrosep Advance Centrifugal Device. The residue containing the concentrated exosomes was transferred to a new sterile tube and mixed with ExoQuick-TC reagent in a ratio of 5:1. After overnight incubation at 4°C, the mixture was centrifuged at 1500×g for 30 min. The supernatant was removed without disturbing the pellet formed at the bottom of the tube. Finally, the pellet containing exosomes was washed twice with 1x PBS, resuspended in PBS, and stored at -20 °C until next use. Exosomes (6.25 mg/mL) in 1 mL of 1x PBS (pH 7.4) and HAuCl 4 (1.25 mM) in 1 mL of DW were mixed at room temperature for 5 minutes. Exosome concentrations were quantified using the Micro BCA ™ Protein Assay Kit. The pH was adjusted using NaOH and incubated at 37° C., 200 rpm in a shaking incubator for 3 days. Absorbance and fluorescence spectra of the synthesized exo-AuNCs were measured using a Spectramax iD5 Multi-Mode Microplate Reader (Molecular Device, USA). 1A and B, blue fluorescent exo-AuNCs having the maximum emission intensity at 460 nm at various pH values were synthesized, and among them, blue exo-AuNCs cultured at
실시예 3. exo-AuNCs 합성 조건을 최적화Example 3. Optimization of exo-AuNCs synthesis conditions
본 발명자들은 exo-AuNCs 합성 조건을 최적화하였다. pH 값 (도 1A) 외에도 Au 이온의 농도와 반응 시간이 청색 형광 exo-AuNCs 및 적색 형광 exo-AuNCs의 형성에 중요 할 것이라고 가정하였다. 이에 Au 농도를 달리하여 청색 형광 exo-AuNCs 및 적색 형광 exo-AuNCs에서 각각의 합성의 최적화 조건을 확인하였다. 엑소좀 농도는 6.25 mg/mL로 고정하고, 다양한 Au 이온 농도 (0.3125, 0.625, 1.25, 2.5 및 5mM)로 하여 실시예 2와 같이 exo-AuNCs 합성하여 이의 형광 강도를 측정하였다. 도 3A에서 볼 수 있듯이 청색 및 적색 형광 exo-AuNCs는 모두 1.25 mM의 Au 이온 농도에서 가장 높은 형광 강도를 나타냈다. 엑소좀의 배양 시간에 따른 청색 형광 exo-AuNCs 및 적색 형광 exo-AuNCs의 각각의 exo-AuNCs 합성의 최적화 조건을 확인하였다. 도 3B의 결과와 같이, 청색 형광 exo-AuNCs의 형광이 3일째까지 점진적으로 증가한 후 형광이 더 이상 증가하지 않은 반면, 적색 형광 exo-AuNCs는 1일 후 가장 높은 형광 강도에 도달했으며 그 이후에는 형광 강도가 감소하였다. 1일 후에 형광이 감소하는 이유는 적색 형광 exo-AuNCs의 형성을 촉진하기 위해 사용된 높은 pH가 엑소좀을 손상 시키기 때문이다. 상기 최적화 실험을 기반으로, 1.25 mM Au 이온과 청색 및 적색 형광 exo-AuNCs에 대해 각각 3 일 및 1 일이 최적의 조건임을 확인하였다. We optimized the conditions for exo-AuNCs synthesis. In addition to the pH value (Fig. 1A), it was hypothesized that the concentration of Au ions and the reaction time would be important for the formation of blue fluorescent exo-AuNCs and red fluorescent exo-AuNCs. Accordingly, optimization conditions for each synthesis were confirmed in blue fluorescent exo-AuNCs and red fluorescent exo-AuNCs by varying Au concentrations. Exosome concentration was fixed at 6.25 mg/mL, and exo-AuNCs were synthesized as in Example 2 at various Au ion concentrations (0.3125, 0.625, 1.25, 2.5, and 5 mM), and their fluorescence intensity was measured. As shown in Fig. 3A, both blue and red fluorescent exo-AuNCs exhibited the highest fluorescence intensity at the Au ion concentration of 1.25 mM. Optimization conditions for synthesizing exo-AuNCs of blue fluorescent exo-AuNCs and red fluorescent exo-AuNCs according to exosome incubation time were confirmed. As shown in Fig. 3B, the fluorescence of blue fluorescent exo-AuNCs gradually increased until the 3rd day and then the fluorescence did not increase any more, whereas the red fluorescent exo-AuNCs reached the highest fluorescence intensity after 1 day, and after that, The fluorescence intensity decreased. The reason for the decrease in fluorescence after 1 day is that the high pH used to promote the formation of red fluorescent exo-AuNCs damages the exosomes. Based on the above optimization experiment, it was confirmed that day 3 and
실시예 4. Exo-AuNCs의 특성 확인 Example 4. Characterization of Exo-AuNCs
실시예 3과 같이 최적화한 조건에서 exo-AuNCs를 합성한 후, exo-AuNCs는 전자 현미경 (FE-SEM; SU8010, Hitachi, Japan)을 사용하여 이미지화되어 엑소좀의 고유한 모양이 유지되었는지 확인하였다. 도 4A 및 도 4B와 같이, 청색 형광 (왼쪽; A) 및 적색 형광 (오른쪽; B) exo-AuNCs 모두에서 200nm 미만의 크기로 소포 모양을 유지하였다. 최적의 합성 조건에서 (청색: 6.25 mg/mL 엑소좀, 1.25 mM Au이온, 37 ℃, pH 7에서 3 일 동안 배양, 적색: 6.25 mg/mL 엑소좀, 1.25 mM Au 이온, 37 ℃에서 pH 11.5의 조건에서 하루 동안 배양) 엑소좀 소포체의 독특한 모양을 유지할 수 있음을 확인하였다. EDX 분석을 통해 Au 이온이 청색 및 적색 형광 exo-AuNCs 모두에 존재하는 것을 확인하였다. (도 4B). exo--AuNCs 나노 입자 추적 분석 (NTA; NS300, Malvern-Panalytical, UK)을 사용하여 엑소좀의 크기와 수를 측정하였다. 도 4C 및 도 4D와 같이, 엑소좀의 크기와 수가 각각 청색 형광 exo―AuNCs은 136.2±3.1 nm 및 2.01 Х 1010 particles/mL이었고, 적색 형광 exo―AuNCs은 116 ±5.9 nm 및 1.63 Х 1010 particles/mL 이었다. exo--AuNCs 합성 조건이 엑소좀의 물리적 특성을 변경하지 않는다는 것을 확인하였다. X-선 광전자 분광법 (XPS; K-Alpha, Thermo Fisher Scientific, USA)을 사용하여 청색 및 적색 형광 exo-AuNCs에서 Au 입자의 수를 확인하였다. 청색 형광 exo―AuNCs 및 적색 형광 exo―AuNCs은 각각 8개(청색 형광 exo―AuNCs) 및 25개(적색 형광 exo―AuNCs)의 Au 원자를 포함하고 있는 것을 확인하였다. 도 4E와 같이 Au8NC와 Au25NC는 모두 4f5/2 및 4f7/2 결합 에너지 피크를 공통으로 가졌다. Au8NC의 4f5/2 및 4f7/2 결합 에너지 피크는 각각 88.48 eV 및 84.28 eV였으며, Au25NC는 각각 87.58eV와 83.68eV였으며, 이는 Au8NC가 Au25NC보다 상대적으로 작다는 것을 보여준다. 이러한 결과는 Au8NC보다 상대적으로 큰 크기의 Au25NC가 Au(I)로 둘러싸인 Au(0) 코어로 구성되어 있으며 Au8NC보다 결합 에너지 피크가 작다는 사실과 일치한다. 주사 전자 현미경, 에너지 분산 X 선 미세 분석, 나노 입자 추적 분석 및 X 선 광전자 분광법을 사용하여 AuNCs가 엑소좀에서 성공적으로 형성되었음을 확인하였다. After synthesizing exo-AuNCs under the conditions optimized as in Example 3, exo-AuNCs were imaged using an electron microscope (FE-SEM; SU8010, Hitachi, Japan) to confirm that the unique shape of the exosomes was maintained. . 4A and 4B, both blue fluorescence (left; A) and red fluorescence (right; B) exo-AuNCs maintained vesicle shape with a size of less than 200 nm. Under optimal synthesis conditions (blue: 6.25 mg/mL exosomes, 1.25 mM Au ions, incubated for 3 days at 37°C,
실시예 5. 청색 형광 exo―AuNCs 및 적색 형광 exo―AuNCs의 세포 독성 확인Example 5. Confirmation of cytotoxicity of blue fluorescent exo-AuNCs and red fluorescent exo-AuNCs
본 발명자들은 MTT 분석을 사용하여 exo-AuNCs의 세포 독성을 평가하였다. MCF-7 (인간 유방암), HeLa (인간 자궁경부암), HT29 (인간 대장암) 세포주는 대한 세포주 은행 (KCLB; Korea)에서 구입하여 5% CO2, 37 ℃에서 배양하였다. MCF-7 세포는 10% FBS 및 1% 페니실린-스트렙토마이신이 보충된 RPMI 1640 배지에서 배양하였다. HeLa 및 HT29 세포는 RPMI 1640 배지를 각각 MEM 및 DMEM으로 교체한 것을 제외하고는 MCF-7 세포와 동일한 조건에서 배양하였다. MCF-7, HeLa 및 HT29 세포를 96웰 배양 플레이트 (웰당 1 x 104)에 각각 RPMI 1640, MEM 및 DMEM에 분주하였다. 5% CO2, 37℃ 조건에서 24 시간 배양한 후, 세포를 DPBS로 두 번 세척하고 다양한 농도의 exo-AuNCs (0.05, 0.1, 0.5, 1, 5 및 10 mg/ml) 포함하는 신선한 배지로 옮겨 24 시간 동안 배양하였다. Exo-AuNCs의 농도는 Micro BCATM 단백질 분석 키트를 사용하여 정량화된 엑소좀 농도를 기반으로 하였다. 이후, 20 μL의 MTT 용액 (5mg/mL)을 첨가하고 세포를 4 시간 동안 배양하였다. 마지막으로, 10 % SDS를 첨가하고 세포를 추가로 24 시간 동안 배양 하였다. 595 nm에서 생성된 흡광도 신호를 측정하여 세포 생존율(%)을 측정하였다. 상이한 농도 (0.05, 0.1, 0.5, 1, 5 및 10 mg/mL)에서 청색 exo-AuNCs 및 적색 형광 exo-AuNCs를 사용하여 상이한 세포주에 처리하였다. 도 5A에서 볼 수 있듯이 최대 1mg/mL 농도의 청색 형광 exo-AuNCs는 세포 독성을 나타내지 않았다. 그러나 5mg/mL, 10mg/mL를 처리한 세포주 모두에서 독성이 있었다. 반대로, 최대 10mg/mL 농도의 적색 형광 exo-AuNCs는 세포 독성을 나타내지 않았다. 세 가지 세포 유형 모두 고농도에서 적색 형광 exo-AuNCs가 있을 때 더 잘 성장했으며, 오히려 이 화합물이 세포 성장에 유익한 영향을 미친 것으로 해석된다. 전반적으로, 적색 형광 exo-AuNCs는 세포에 대한 독성이 적고 우수한 생체 적합성을 나타냈다.We evaluated the cytotoxicity of exo-AuNCs using the MTT assay. MCF-7 (human breast cancer), HeLa (human cervical cancer), and HT29 (human colorectal cancer) cell lines were purchased from the Korea Cell Line Bank (KCLB; Korea) and cultured at 5% CO 2 , 37 °C. MCF-7 cells were cultured in RPMI 1640 medium supplemented with 10% FBS and 1% penicillin-streptomycin. HeLa and HT29 cells were cultured under the same conditions as MCF-7 cells, except that RPMI 1640 medium was replaced with MEM and DMEM, respectively. MCF-7, HeLa and HT29 cells were seeded in RPMI 1640, MEM and DMEM in 96-well culture plates (1×10 4 per well), respectively. After incubation for 24 hours at 5% CO 2 , 37° C., the cells were washed twice with DPBS and fresh medium containing various concentrations of exo-AuNCs (0.05, 0.1, 0.5, 1, 5 and 10 mg/ml). transferred and incubated for 24 hours. The concentration of Exo-AuNCs was based on the concentration of exosomes quantified using the Micro BCA ™ Protein Assay Kit. Then, 20 μL of MTT solution (5 mg/mL) was added and the cells were incubated for 4 hours. Finally, 10% SDS was added and cells were incubated for an additional 24 h. The absorbance signal generated at 595 nm was measured to determine the cell viability (%). Different cell lines were treated with blue exo-AuNCs and red fluorescent exo-AuNCs at different concentrations (0.05, 0.1, 0.5, 1, 5 and 10 mg/mL). As shown in FIG. 5A, blue fluorescent exo-AuNCs at a concentration of up to 1 mg/mL did not show cytotoxicity. However, both cell lines treated with 5 mg/mL and 10 mg/mL were toxic. Conversely, red fluorescent exo-AuNCs at concentrations up to 10 mg/mL did not show cytotoxicity. All three cell types grew better in the presence of red fluorescent exo-AuNCs at high concentrations, suggesting that this compound had a beneficial effect on cell growth. Overall, red fluorescent exo-AuNCs exhibited low toxicity to cells and good biocompatibility.
실시예 6. 청색 형광 exo―AuNCs 및 적색 형광 exo―AuNCs을 이용한 세포 이미징Example 6. Cell imaging using blue fluorescent exo-AuNCs and red fluorescent exo-AuNCs
본 발명자들은 적색 형광 exo-AuNCs를 사용하여 세포 이미징을 수행하였다. MCF-7, HeLa 및 HT29 세포를 검은색 96-웰 배양 플레이트 (웰당 1 x 104 세포)에 접종하고 24 시간 동안 배양하였다. DPBS로 3회 세척하고 4 % 파라포름알데히드로 15분간 고정한 후, 세포를 exo-AuNCs (3.125 mg/mL)와 함께 6시간 동안 배양하였다. 그 후 세포를 DW로 3회 세척한 후, 세포를 DAF (500 μM)로 15분 동안 대조 염색하고 DW로 3회 세척하였다. 마지막으로 다음 조건에서 형광 현미경 (KI-2000F; Korea Lab Tech)을 사용하여 이미지를 얻었다. 필터 큐브 1 (여기: 330-385 nm; 장벽: 420 nm)을 사용하여 여기 및 발광 파장이 있는 exo-AuNCs를 이미지화 하였다. 각각 360 nm 및 670 nm; 필터 큐브 2 (여기: 450-480nm; 장벽: 515nm)를 사용하여 각각 460nm 및 520nm의 여기 및 발광 파장으로 DAF를 이미지화 하였다. 적색 형광 exo-AuNCs을 사용한 이유는 형광 특성과 생체 적합성이 청색 발광보다 우수하기 때문이다. 세포를 적색 형광 exo-AuNCs로 염색한 후, 세포막을 DAF로 대조 염색하였다. 세 종의 세포주 모두에서 적색 형광 exo-AuNCs는 밝은 적색으로 표시된 것처럼 핵을 효과적으로 염색하였다 (도 6). 이러한 결과는 양전하를 가진 형광 나노 물질이 세포 핵을 염색 할 수 있음을 보여주고 있다. 상기 실험 결과는 형광 exo-AuNCs가 새로운 바이오 이미징 프로브로 유용할 수 있음을 보여주고 있다.We performed cell imaging using red fluorescent exo-AuNCs. MCF-7, HeLa and HT29 cells were seeded in black 96-well culture plates (1×10 4 cells per well) and cultured for 24 hours. After washing 3 times with DPBS and fixing with 4% paraformaldehyde for 15 minutes, the cells were incubated with exo-AuNCs (3.125 mg/mL) for 6 hours. After washing the cells 3 times with DW, the cells were counterstained with DAF (500 μM) for 15 min and washed 3 times with DW. Finally, images were obtained using a fluorescence microscope (KI-2000F; Korea Lab Tech) under the following conditions. Filter cube 1 (excitation: 330-385 nm; barrier: 420 nm) was used to image exo-AuNCs with excitation and emission wavelengths. 360 nm and 670 nm, respectively; Filter Cube 2 (excitation: 450–480 nm; barrier: 515 nm) was used to image the DAF with excitation and emission wavelengths of 460 nm and 520 nm, respectively. The reason for using red fluorescent exo-AuNCs is that their fluorescence properties and biocompatibility are superior to those of blue light emission. After staining the cells with red fluorescent exo-AuNCs, the cell membranes were counterstained with DAF. In all three cell lines, red fluorescent exo-AuNCs effectively stained nuclei as indicated by bright red (Fig. 6). These results show that positively charged fluorescent nanomaterials can stain cell nuclei. The above experimental results show that fluorescent exo-AuNCs can be useful as novel bioimaging probes.
엑소좀 템플릿을 사용하여 형광 AuNCs의 합성을위한 새로운 방법을 개발하였다. 바이오 마커 분석 또는 약물 전달에 초점을 맞춘 대부분의 엑소좀 관련 연구에서 사용되는 방법과 다릅니다. 반응 조건을 최적화하여 다양한 분석 도구를 사용하여 성공적으로 특성화 한 발광 파장이 각각 460nm 및 670nm 인 청색 (Au8NC) 및 적색 발광 (Au25NC) exo-AuNCs를 합성하는데 성공하였다. 특히, 형광 exo-AuNCs는 가혹한 실험 조건이나 독성 화학 물질없이 실온에서 엑소좀과 Au 이온의 혼합물을 간단히 배양하여 생산되었다. 또한, 적색 형광 exo-AuNCs는 큰 Stokes 이동을 보였고 세포 독성을 나타내지 않았으며 다양한 세포주에서 핵 염색에 성공적으로 사용되었습니다. 엑소좀의 수많은 고유 한 기능을 고려할 때 exo-AuNCs가 바이오 이미징을위한 다목적 플랫폼으로 사용할 수 있다. 또한 주사 전자 현미경, 에너지 분산 X 선 미세 분석, 나노 입자 추적 분석 및 X 선 광전자 분광법을 사용하여 AuNCs가 엑소좀에서 성공적으로 형성되었음을 입증하였다. 중요한 것은 적색 형광 exo-AuNCs이 청색 형광 exo-AuNCs보다 더 큰 Stokes 이동과 더 강한 형광 강도를 갖는 것으로 밝혀졌다. 또한, 청색 형광 exo-AuNCs는 고농도 (≥5 mg/mL)에서 세포 독성 이었지만 청색 및 적색 형광 exo-AuNCs는 MCF-7, HeLa 및 HT29 세포와 호환되었다. 적색 형광 exo-AuNCs는 핵을 성공적으로 염색했으며 막 염색 염료와 호환되었다. 이것은 세포 이미징 응용을 위해 형광 나노 물질을 엑소좀을 이용해 합성하는 최초의 연구이다 엑소좀은 거의 모든 유형의 세포에서 분비되어 자연적으로 생성되기 때문에 제안 된 방법은 다목적 나노 물질의 저비용 생산을 위한 전략이 될 수 있다. We developed a novel method for the synthesis of fluorescent AuNCs using exosome templates. It differs from the methods used in most exosome-related studies that focus on biomarker analysis or drug delivery. By optimizing the reaction conditions, we succeeded in synthesizing blue (Au8NC) and red luminescent (Au25NC) exo-AuNCs with emission wavelengths of 460 nm and 670 nm, which were successfully characterized using various analytical tools, respectively. In particular, fluorescent exo-AuNCs were produced by simply culturing a mixture of exosomes and Au ions at room temperature without harsh experimental conditions or toxic chemicals. In addition, red fluorescent exo-AuNCs showed large Stokes migration, were not cytotoxic, and were successfully used for nuclear staining in various cell lines. Given the numerous unique functions of exosomes, exo-AuNCs can serve as a versatile platform for bioimaging. We also demonstrated that AuNCs were successfully formed in exosomes using scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray microanalysis, nanoparticle tracking analysis, and X-ray photoelectron spectroscopy. Importantly, it was found that red fluorescent exo-AuNCs had greater Stokes shift and stronger fluorescence intensity than blue fluorescent exo-AuNCs. Moreover, blue fluorescent exo-AuNCs were cytotoxic at high concentrations (≥5 mg/mL), whereas blue and red fluorescent exo-AuNCs were compatible with MCF-7, HeLa and HT29 cells. Red fluorescent exo-AuNCs successfully stained nuclei and were compatible with membrane staining dyes. This is the first study to synthesize fluorescent nanomaterials using exosomes for cellular imaging applications. Because exosomes are secreted from almost all types of cells and are naturally generated, the proposed method is a strategy for low-cost production of versatile nanomaterials. can be
Claims (10)
(ii) 상기 엑소좀 및 금 이온 (Au ion) 염을 혼합하여 배양하는 단계;
를 포함하는, 엑소좀-금 나노입자 클러스터를 제조하는 방법.
(i) preparing exosomes; and
(ii) mixing and culturing the exosome and gold ion (Au ion) salt;
Including, exosome-method for producing a gold nanoparticle cluster.
According to claim 1, wherein the gold ion salt is chloro(trimethylphosphine)gold (AuClP(CH 3 ) 3 ), potassium tetrachloroaurate (III) (KAuCl 4 ), sodium aurate (NaAuCl 4 ), auric acid chloride (HAuCl 4 ), sodium bromide (NaAuBr 4 ), gold chloride (AuCl), gold(III) chloride (AuCl 3 ) or gold bromide (AuBr 3 ), a method for preparing exosome-gold nanoparticle clusters.
According to claim 1, wherein in the step (ii) using hydrochloric acid and sodium hydroxide, when culturing at a pH of 5.5 to 11.5 conditions, when fluorescence is emitted at 460 nm, a blue fluorescent exosome-gold nanoparticle cluster is synthesized, exo A method for preparing mottle-gold nanoparticle clusters.
The method of claim 3, wherein the blue fluorescent exosome-gold nanoparticle cluster is cultured for 1 to 5 days in step (ii) of claim 1, exosome-a method for producing a gold nanoparticle cluster.
According to claim 1, wherein the red fluorescent exosome-gold nanoparticle clusters emitting fluorescence at 670 nm are synthesized when cultured at pH 11 to pH 12 using sodium hydroxide in step (ii). A method of making gold nanoparticle clusters.
The method of claim 5, wherein the red fluorescent exosome-gold nanoparticle cluster is cultured for 1 hour to 48 hours in step (ii) of claim 1, exosome-a method for producing a gold nanoparticle cluster.
According to claim 1, wherein the gold ion salt comprises a concentration of 0.312 mM to 5 mM, exosome-method for producing a gold nanoparticle cluster.
The method of claim 1, wherein the concentration of the exosomes comprises a concentration of 1 mg/ml to 15 mg/ml, exosomes-a method for producing a gold nanoparticle cluster.
The exosome-gold nanoparticle cluster prepared by the method of claim 1 .
The composition for cell imaging, comprising the exosome-gold nanoparticle cluster of claim 9.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200183921A KR102595860B1 (en) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | Exosome-based fluorescent gold nanoclusters and method for application of cell imaging |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200183921A KR102595860B1 (en) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | Exosome-based fluorescent gold nanoclusters and method for application of cell imaging |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220092291A true KR20220092291A (en) | 2022-07-01 |
KR102595860B1 KR102595860B1 (en) | 2023-10-30 |
Family
ID=82396655
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200183921A KR102595860B1 (en) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | Exosome-based fluorescent gold nanoclusters and method for application of cell imaging |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102595860B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116120921A (en) * | 2023-01-06 | 2023-05-16 | 南方科技大学 | Fluorescent-colorimetric bimodal chloride ion probe based on luminescent gold nanoclusters and preparation method and application thereof |
-
2020
- 2020-12-24 KR KR1020200183921A patent/KR102595860B1/en active IP Right Grant
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
ACS Nano, 11, p10883-10893 (2017).* * |
J. AM. CHEM. SOC., 131, 888-889 (2009)_Supporting Information.* * |
J. AM. CHEM. SOC., 131, p888-889 (2009).* * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116120921A (en) * | 2023-01-06 | 2023-05-16 | 南方科技大学 | Fluorescent-colorimetric bimodal chloride ion probe based on luminescent gold nanoclusters and preparation method and application thereof |
CN116120921B (en) * | 2023-01-06 | 2024-01-30 | 南方科技大学 | Fluorescent-colorimetric bimodal chloride ion probe based on luminescent gold nanoclusters and preparation method and application thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102595860B1 (en) | 2023-10-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jiang et al. | Gold–carbon dots for the intracellular imaging of cancer-derived exosomes | |
Chen et al. | A paper-supported aptasensor based on upconversion luminescence resonance energy transfer for the accessible determination of exosomes | |
Choi et al. | Developing luminescent silver nanodots for biological applications | |
Zong et al. | Facile detection of tumor-derived exosomes using magnetic nanobeads and SERS nanoprobes | |
Park et al. | SERS imaging of HER2-overexpressed MCF7 cells using antibody-conjugated gold nanorods | |
Zong et al. | Single molecule localization imaging of exosomes using blinking silicon quantum dots | |
US20190212335A1 (en) | AIE Nanoparticle Conjugates And Methods Therefor | |
Mao et al. | Hydrophobic carbon nanodots with rapid cell penetrability and tunable photoluminescence behavior for in vitro and in vivo imaging | |
Zhou et al. | Ultrastable BSA-capped gold nanoclusters with a polymer-like shielding layer against reactive oxygen species in living cells | |
CN1672052A (en) | Nano-sized optical fluorescence labels and uses thereof | |
Zhang et al. | Synthesis of size-tunable chitosan encapsulated gold–silver nanoflowers and their application in SERS imaging of living cells | |
TWI392869B (en) | Functionalized quantum dots and methods for preparing them | |
KR20220092291A (en) | Exosome-based fluorescent gold nanoclusters and method for application of cell imaging | |
US10012653B2 (en) | Nanoparticles for targeting acid tumor microenvironments | |
Al Kindi et al. | Single bovine serum albumin molecule can hold plural blue-emissive gold nanoclusters: A quantitative study with two-photon excitation | |
Zhang et al. | Highly efficient near-infrared organic dots based on novel AEE fluorogen for specific cancer cell imaging | |
Jin et al. | Antibody–ProteinA conjugated quantum dots for multiplexed imaging of surface receptors in living cells | |
JP6289477B2 (en) | Metal-containing semiconducting polymer dots | |
Wang et al. | Facile preparation of fluorescent Ag-clusters–chitosan-hybrid nanocomposites for bio-applications | |
Porret et al. | Influence of the spatial conformation of charged ligands on the optical properties of gold nanoclusters | |
Zhang et al. | Facile one-pot synthesis of Au (0)@ Au (i)–NAC core–shell nanoclusters with orange-yellow luminescence for cancer cell imaging | |
Xue et al. | Using selenium-conjugated polyethylene glycol to enhance the stability of gold nanoparticles in biologically relevant samples | |
KR20150008661A (en) | Gold nanocluster and its preparation method | |
JP2007051319A (en) | Metal nanoparticulate composite, method for producing the same, metal nanoparticulate composite aggregate, and method for producing the same | |
Gao et al. | Silk fibroin-derived peptide directed silver nanoclusters for cell imaging |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
X091 | Application refused [patent] | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |