Oligonucleotide Immobilized Gold Nanorods (AuNRs) for Effective Drug Delivery and Photothermal Therapy (PTT)

Abstract

In this study, gold nanorods (AuNRs) were synthesized for drug delivery and photothermal therapy (PTT) under a near–infrared (NIR) light exposure. Highly stable AuNRs were prepared by immobilizing anionic oligonucleotides. To increase the biocompatibility of AuNRs, an excess amount of hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB), a well–known toxic cationic surfactant, was removed by a serial centrifugation step. 5’–end thiol containing oligonucleotides (HS–T10–Overhang) were directly immobilized on the surface of AuNRs to stabilize the AuNRs instead of CTAB. In addition to the oligonucleotides, poly(ethylene glycol) methyl ether thiol (mPEG–SH) molecules were immobilized on the AuNRs to provide an enhanced physical stability under various physiological condition. Model RNA drugs, small interfering RNA (siRNA), can be later encapsulated within the oligonucleotide immobilized AuNRs by a simple base–pair hybridization. With the oligonucleotide immobilized AuNRs, we expect to achieve an effective disruption of endosomes by a laser stimulation and a photo–triggered siRNA release to the cytoplasm of target cells.;본 연구에서, 약물 전달과 근적외선(NIR) 노출에 의한 광열치료(PTT)를 위해 금 나노라드(AuNRs)를 합성하였다. 음이온 올리고 뉴클레오타이드를 고정시켜 매우 안정화된 금 나노라드를 제조하였다. Hexadecyltrimethylammonium bromide(CTAB)은 독성을 가진 양이온 계면활성제로 잘 알려져 있 는데, 금 나노라드의 생체 적합성을 증가시키기 위하여 금 나노라드에 있는 과량의 CTAB을 연속적인 원심분리 단계를 통해 제거하였다. 금 나노라드의 안정화를 위해, 금 나노라드 표면에 CTAB 대신 5’ 말단에 싸이올기가 함유 된 올리고 뉴클레오타이드(HS–T10–Overhang)를 직접 고정하였다. 다양한 생리적 조건 하에 개선된 물리적 안정성을 제공하기 위해 올리고 뉴클레오타 이드 뿐만 아니라, poly(ethylene glycol) methyl ether thiol(mPEG–SH) 분 자도금 나노라드에 고정하였다. 모델 RNA 약물, 즉 작은 간섭 RNA(siRNA) 38 는 올리고 뉴클레오타이드로 고정한 금 나노라드와 간단한 염기쌍 혼성화에 의해 캡슐화 될 수 있다. 올리고 뉴클레오타이드로 고정한 금 나노라드를 이 용하면, 레이저 자극과 그 빛에 의해 금 나노라드로부터 떨어진 siRNA에 의 해 효과적으로 엔도좀이 파열될 것으로 예상된다.