Synthesis, Functionalization, and Characterization of Fusogenic Porous Silicon Nanoparticles for Oligonucleotide Delivery

Byungji Kim; Michael  J. Sailor

doi:10.3791/59440

Synthèse, fonctionnalisation et caractérisation de nanoparticules de silicium poreux Fusogène pou...

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Synthesis, Functionalization, and Characterization of Fusogenic Porous Silicon Nanoparticles for Oligonucleotide Delivery

Synthèse, fonctionnalisation et caractérisation de nanoparticules de silicium poreux Fusogène pour la livraison de l’oligonucléotide

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08:53 min

April 16, 2019

DOI: 10.3791/59440-v

Byungji Kim¹, Michael J. Sailor^1,2

¹Materials Science and Engineering Program,University of California, San Diego, ²Department of Chemistry and Biochemistry,University of California, San Diego

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This article presents a method for synthesizing fusogenic porous silicon nanoparticles designed for efficient oligonucleotide delivery in vitro and in vivo. The nanoparticles are engineered to carry siRNA and are coated with fusogenic lipids, enhancing their delivery capabilities.

Key Study Components

Area of Science

Nanoparticle synthesis
Gene delivery systems
Therapeutic applications

Background

Fusogenic nanoparticles can silence genes effectively.
Targeting peptides and siRNA payloads can be customized.
Previous studies have shown efficacy against bacterial infections.
Chronic inflammation can be mitigated by gene modulation.

Purpose of Study

To develop a nanoparticle system for in vivo gene silencing.
To explore therapeutic formulations for diseases requiring gene modulation.
To demonstrate the versatility of the nanoparticle platform.

Methods Used

Assembling a Teflon etch cell with a silicon wafer.
Using hydrofluoric acid for etching the silicon.
Applying alternating current with specific parameters for nanoparticle formation.
Rinsing the etch cell to prepare for further use.

Main Results

Successful synthesis of fusogenic porous silicon nanoparticles.
High efficiency in delivering siRNA for gene silencing.
Potential for therapeutic applications in various diseases.
Demonstrated ability to terminate chronic inflammation in macrophages.

Conclusions

Fusogenic nanoparticles are promising for gene therapy.
Customizable delivery systems can target specific diseases.
Further research is warranted to explore additional applications.

Frequently Asked Questions

What are fusogenic nanoparticles?

Fusogenic nanoparticles are engineered particles that enhance the delivery of genetic material into cells.

How do these nanoparticles deliver siRNA?

They encapsulate siRNA and utilize fusogenic lipids to facilitate cellular uptake.

What diseases could benefit from this technology?

Diseases requiring gene modulation, including chronic inflammation and infections, may benefit.

What is the significance of using hydrofluoric acid in the process?

Hydrofluoric acid is used to etch silicon wafers, creating the porous structure necessary for nanoparticle formation.

Can the targeting peptide be modified?

Yes, the targeting peptide can be exchanged to tailor the nanoparticles for specific applications.

Nous démontrons la synthèse de nanoparticules de silicium poreux fusogène pour livraison efficace oligonucléotide in vitro et in vivo. Nanoparticules de silicium poreux sont chargés avec des siARN pour former le noyau, qui est recouvert par les lipides fusogène par extrusion pour former la coquille. Ciblage portion fonctionnalisation et caractérisation des particules sont inclus.

Ce protocole décrit la synthèse d’un système de nanoparticules capable de faire taire les gènes in vivo en fournissant des siARN avec une grande efficacité. En échangeant simplement le peptide de ciblage et la charge utile de siRNA, les nanoparticules fusogéniques peuvent être employées comme formulation thérapeutique potentielle pour des maladies qui exigent la modulation in vivo de gène. Nous avons déjà publié des résultats utilisant le nanoplateforme fusogénique contre les infections bactériennes gram-positives en faisant taire un gène qui code pour l’inflammation dans les macrophages pour mettre fin à l’inflammation chronique.

Avant d’effectuer cette procédure, assemblez une cellule d’échage de téflon contenant une plaquette de silicium dans une solution d’acide fluorhydrique trois contre un. Exécutez un courant alternatif d’une forme d’onde carrée avec une faible densité de courant de 50 milliamperes par centimètre au carré pendant 0,6 seconde et une densité de courant élevée de 400 milliamperes par centimètre au carré pendant 0,36 seconde répétée pendant 500 cycles. Une fois la gravure terminée, retirer la cellule du circuit et rincer soigneusement la solution d’acide fluorhydrique à l’aide d’une seringue.

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