Study of polymer/siRNA complexes through an experimental and computational approach

This thesis work aims to expand the literature concerning the molecular modeling of polymers used as means of gene delivery. The 25 kDa PEI (linear and branched), the gold standard for gene delivery, the PAMAM and a new family of peptides given by Lysine and Glycine repeats were parameterized. To validate the models, in vitro complexation and transfection experiments of polymers with siRNA were carried out. Lastly, the results of the in silico and in vitro analysi were compared by evaluating the predictive capacity of the in silico models of the in vitro behavior of the polymers. In conclusion, it was observed that the computational indices normalize charge and in silico free siRNA are two good indicators of in vitro complexation. Furthermore, by comparing the in silico normalize charge with the in vitro transfection efficiency, it was possible to hypothesize that in silico analysis could predict transfection efficiency.

Questo lavoro di tesi si pone l'obbiettivo di ampliare la letteratura riguardante la modellazione molecolare di polimeri utilizzati come mezzi di gene delivery. Sono stati parametrizzati il 25 kDa PEI (lineare e ramificato), il gold standard per quanto riguarda il gene delivery, il PAMAM e una nuova famiglia di peptidi dati da ripetizioni di Lisina e Glicina. Per validare i modelli sono stati portati avanti esperimenti in vitro di complessazione e di trasfezione dei polimeri con il siRNA. Infine, i risultati delle analisi in silico ed in vitro sono stati comparati valutando la capacità predittiva dei modelli in silico del comportamento in vitro dei polimeri. In conclusione, si è osservato che gli indici computazionali normalize charge ed in silico free siRNA sono due buoni indicatori di complessazione in vitro. Inoltre, comparando la in silico normalize charge con la in vitro transfection efficiency, è stato possibile ipotizzare che le analisi in silico possono prevedere l'efficienza di trasfezione.