Fluorinated liposome nanovector for 19F-MRI and gene delivery applications

Micro ribonucleic acid (miRNA) has recently emerged as a potential therapeutic tool for the treatment of a variety of human diseases such as cancer, cardiovascular disease, diabetes, mental disorder and viral infection. miRNA is a group of small, noncoding RNA molecules with 20-22 nucleotides in length that can control the activity of up to 30% of all protein-coding genes in mammals. When compared with other conventional therapeutics, it affords high specificity, resulting in improved efficacy and decreased side effects. However, many hurdles in effective clinical application, including low intracellular delivery and poor in vivo stability. These drawbacks can be improved by using lipids for nucleic acid delivery. Liposomes are spherical vesicles consisting of an aqueous core surrounded by a phospholipid bilayer, thus able to encapsulate hydrophobic molecules in the membrane. Because of polyanionic nature of miRNA, the cationic liposome (DOTAP) is used. Moreover, cationic liposomes are commonly employed in gene delivery due to their electrostatic interaction with oligonucleotides. Since cationic lipids are more toxic than zwitterionic, a formulation of cationic liposomes (DOTAP) with Zwitterionic liposomes employed for the preparation of positively charged liposomes to effectively transfer of miRNA into neuronal cells. The aim of this research work focuses on delivery of miRNA by using Cationic and Zwitterionic lipids in 3:7 molar ratio and be trackable by 19F-MRI with the help of superfluorinated contrast agent called PERFECTA. 19F-MRI used as a complementary diagnostic technique to 1H-MRI. 19F-MRI provides non-invasive in-depth in vivo detection, higher sensitivity, real-time response, and can be coupled to 1H-MRI to provide selectively high-contrast images of the nanovector in vivo. Characterization was accomplished by Dynamic Light Scattering, 19F- Nuclear Magnetic Resonance, Zeta Potential, Transmission Electron Cryomicroscopy and Small Angle X-ray Scattering. The result seems satisfactory with positive surface charge, and high 19F atoms and excellent magnetic properties to be visible in 19F-MRI.

L'acido microribonucleico (miRNA) è recentemente emerso come un potenziale strumento per il trattamento di una varietà di malattie umane come il cancro, malattie cardiovascolari, diabete, disturbi mentali e infezioni virali. il miRNA è un gruppo di piccole molecole di RNA non codificanti con 20-22 nucleotidi in lunghezza che possono controllare l'attività di fino al 30% di tutti i geni che codificano le proteine nei mammiferi. Rispetto ad altre terapie convenzionali, offre un'elevata specificità, con conseguente miglioramento dell'efficacia e diminuzione degli effetti collaterali. Tuttavia, molti ostacoli in un'applicazione clinica efficace, tra cui una bassa somministrazione intracellulare e scarsa stabilità in vivo. Questi inconvenienti possono essere migliorati utilizzando lipidi per la somministrazione di acido nucleico. I liposomi sono vescicole sferiche costituite da un nucleo abbondante circondato da un bistrato fosfolipidico, così in grado di incapsulare molecole idrofobiche nella membrana. A causa della natura polianionica del miRNA, viene utilizzato il liposoma cationico (DOTAP). Inoltre, i liposomi cationici sono comunemente impiegati nella consegna genica a causa della loro interazione elettrostatica con gli oligonucleotidi. Poiché i lipoidi cationici sono più tossici degli zwitterionici, una formulazione di liposomi cationici (DOTAP) con liposomi zwitterionici impiegati per la preparazione di liposomi caricati positivamente per trasferire efficacemente il miRNA nelle cellule neuronali. L'obiettivo di questo lavoro di ricerca si concentra sulla somministrazione di miRNA utilizzando lipidi cationici e di zwitterionic in rapporto molare 3:7 ed essere rintracciabile da 19F-MRI con l'aiuto di un agente di contrasto superfluorinato chiamato PERFECTA. 19F-MRI utilizzato come tecnica diagnostica complementare a 1H-MRI. 19F-MRI fornisce in vivo in modo invivo in modo inebito non invasivo rilevamento, maggiore sensibilità, risposta in tempo reale e può essere accoppiato a 1H-MRI per fornire immagini selettivamente ad alto contrasto del nanovettore in vivo. La caratterizzazione è stata realizzata da Dynamic Light Scattering, 19F- Nuclear Magnetic Resonance, Eta Potential, Transmission Electron Cryomicroscopy e Small Angle X-ray Scattering. Il risultato sembra soddisfacente con carica superficiale positiva, e alti atomi 19F e ottime proprietà magnetiche per essere visibile in 19F-MRI.