Hydrophobic silver nanoparticles interacting with phospholipids and stratum corneum mimic membranes in Langmuir monolayers

The interaction of hydrophobic silver nanoparticles with different phospholipids and stratum corneum mimic (SCM) membranes is studied in Langmuir monolayers. Thus, silver nanoparticles coated with oleic acid (AgNP-OA) were synthesized, characterized and incorporated in Langmuir monolayers of single phospholipids –having different chain length, saturation degree and phase state– or of a SCM mixture. The incorporation of AgNP-OA to the lipid monolayers generated an expansion of the monolayers and a decrease of the surface compressional modulus compared to the pure lipid. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) suggested that the zwitterionic choline-phospholipids can be adsorbed onto the nanoparticles’ surface, which is relevant considering that phospholipids are the major constituents of the cell membrane. We also studied the changes in the topography at the mesoscale level using Brewster angle microscopy. We found the most prominent changes in the lipids with liquid-condensed phase, such as SCM, showing segregation of their components. This could have major implications in the barrier function of the membrane, affecting for example the skin permeability towards hydrophobic nanoparticles. Finally, the capability of hydrophobic AgNP-OA for delivering Ag + ions was studied in aqueous media in the absence and presence of phospholipids. In both conditions, AgNP-OA released Ag + at reported-bactericidal concentrations, being double in the presence of phospholipids.Fil: Villanueva, Martín Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Lanterna, Anabel Estela. University of Ottawa; Canadá. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Vico, Raquel Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentin

Caracterización de nanopartículas hidrofóbicas con potencial aplicación en campos de las biociencias

En la actualidad, las nanopartículas (NPs) constituyen uno de los nanomateriales de mayor implementación en aplicaciones biomédicas. Los desafíos que las NPs imponen en materia de caracterización no sólo se supeditan a la multiplicidad arreglos estructurales que son capaces de adquirir, sino también al dinamismo de las interacciones inter-partícula, en el medio en el cual se encuentran.1,2 Esto representa un punto clave en el desarrollo de plataformas bio-, precisamente debido a la influencia que los entornos biológicos poseen sobre la respuesta final de las NPs.3 En este trabajo se realizó una caracterización detallada de nanopartículas de plata y nanopartículas magnéticas funcionalizadas con ácido oleico (AgNP-OA y MNP-OA respectivamente), para su posterior implementación en diferentes aplicaciones biotecnológicas.4 En primer lugar, se implementaron técnicas de caracterización específicas para el estudio de las propiedades fisicoquímicas de cada una de las NPs. Por un lado, se estudiaron las propiedades del plasmón de superficie de las AgNP-OA y su estabilidad en el tiempo, haciendo uso de la técnica de UV-Visible. Por otra parte, la técnica de magnetometría (VSM) permitió determinar las propiedades magnéticas de las MNP-OA. Seguidamente se llevaron a cabo una gran variedad de metodologías para el estudio de las características estructurales de las NPs. Algunas de las técnicas utilizadas para estos fines abarcaron: microscopía de transmisión electrónica (TEM), espectroscopía infrarroja de transformada de Fourier (FT-IR), espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS) y difracción de rayos X de polvo (p-XRD). La caracterización realizada, permitió establecer relaciones estructura-propiedad en base a la respuesta que estos sistemas de NPs presentan frente a las biomoléculas sobre las cuales desempeñan sus mecanismos de acción correspondientes.Fil: Villanueva, Martín Eduardo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Orgánica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Vico, Raquel Viviana. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Orgánica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaCaracterizAR 2020: 1er. Encuentro Virtual destinado a la Caracterización de MaterialesCiudad Autónoma de Buenos AiresArgentinaUniversidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y BioquímicaConsejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Metabolismo del Fármac

Molecular organization and recognition properties of amphiphilic cyclodextrins

The continuing challenge of using cyclodextrins (CDs) for solubilization and drug targeting has led to the preparation of a wide variety of chemically modified derivatives in order to improve the properties of these host molecules. A possible approach for pharmaceutical applications would be to combine the recognition specificity of CDs with the transport properties of organized structures such as vesicles, liposomes, or micelles. Amphiphilic CDs can be admixed to phospholipid monolayers and to liposomes, and they can be dispersed into nanospheres showing promising properties for drug encapsulation. Monoacylated derivatives of ß-CD, Mod-CD (Cn), were synthesized in our laboratory from the reaction of alkenyl succinic anhydride with β-CD. We found that the compound with 10 carbon atoms in the alkenyl chain, Mod-CD (C10), can be incorporated into inverted micelles. We studied their properties in solution and at the air-water interface. In solution they have very low critical micellar concentration, and in the aggregates there are two recognition sites: one is the cavity of the CD and the other is formed by the hydrophobic tails. The alkenyl chain interacts with the cavity, but this is not an obstacle for the association with external guests such as 1-amino adamantane, Phenolphthalein, or Prodan. Mod-CD (Cn) with n equal to 10, 14, and 16 (n indicates the number of carbons in the alkenyl chain), form stable monolayers at the air-water interface and they adopt an organization very different from those found for persubstituted CDs. The differences are attributed to the higher conformational flexibility of these compounds, which allows the organization of the CD units with the cavity perpendicular to the interface.Fil: Hoyos, Maria Rita Micaela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Silva, Oscar Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Vico, Raquel Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Gonzalez, Carlos Jacinto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentin

Estudio de interacciones de AgNPs con monocapas de dimiristoilfosfatidilcolina

El uso de nanopartículas (NPs) sintéticas se ha incrementado enormemente en los últimos años debido a su creciente uso en aplicaciones biomédicas y en nanomedicina. Por este motivo, resulta sumamente importante el estudio de las interacciones entre NPs con membranas celulares. En muchos casos las NPs necesitan unirse, romper y penetrar la membrana celular para inducir una respuesta, lo cual depende fuertemente de su tamaño, forma, carga superficial y funcionalidad química superficial. Las NPs con dimensiones menores que 2 nm pueden penetrar en las membranas celulares mientras que para las de mayor tamaño se ha propuesto que su acción ocurre principalmente a través de alteraciones de la estructura de la membrana, lo cual puede afectar fuertemente su permeabilidad, el potencial de membrana y sus funciones principales. Dependiendo entonces de la acción propuesta para las NPs en los sistemas biológicos es imprescindible el conocimiento de su interacción con las membranas.Se planteó estudiar la adsorción de AgNPs modificadas con citrato (AgNPs–CT) y con ácido 4-mercaptobenzoico (AgNPs–MBA) en ausencia y presencia de monocapas de dimiristoilfosfatidilcolina (DMPC) e investigar la capacidad de las AgNPs–CT y AgNPs–MBA para formar monocapas de Langmuir por sí mismas y en contacto con DMPC a distintos grados de empaquetamiento.Para estudiar la interacción de AgNPs–CT y con AgNPs–MBA con un modelo de biomembrana, se evaluó la adsorción de las NPs a la interfase agua/aire y a interfases de DMPC a diferentes presiones de superficie (p), a fin de conocer si la organización bidimensional que posee el lípido en la interfase condiciona la interacción con las AgNPs.Se observó interacción con DMPC por parte de todas las AgNPs (Citratadas y con MBA). Cuando la p de DMPC fue 5mN/m, la presencia de NPs produjo un incremento en la presión de 5-7.5mN/m, lo cual indica interacción con el lípido. Cuando la presión de DMPC fue 30mN/m, las NPs no produjeron cambios en p, indicando ausencia de interacción.Por otro lado, se comparó la isoterma de Langmuir de DMPC pura con las isotermas de DMPC en las que se adsorbieron AgNPs–CT y AgNPs–MBA. La interacción de AgNPs–MBA con DMPC produce una expansión del área en toda la isoterma que es prácticamente constante y representa un incremento en el área, respecto a DMPC pura. Por su parte, la presencia de MBA en la subfase no produce cambios en el área que ocupa DMPC. Las AgNPs–CT producen una pequeña modificación en el área que ocupa DMPC (respecto a cuando está pura) hasta aproximadamente 20mN/m, luego las isotermas prácticamente se superponen indicando que las NPs que estaban en la interfase son excluídas.De acuerdo a los resultados obtenidos, tanto AgNPs–CT como AgNPs–MBA, interaccionan con el DMPC a temperatura ambiente. Se observó que la magnitud de interacción AgNPs/DMPC depende de la p a la cual se encuentra el fosfolípido. Siendo una clara evidencia, de que la organización del lípido en la monocapa (o interfase y posiblemente en biomembranas) es un factor clave que regula la interacción.Facultad de Ciencias Exacta

Estudio de interacciones de AgNPs con monocapas de dimiristoilfosfatidilcolina

El uso de nanopartículas (NPs) sintéticas se ha incrementado enormemente en los últimos años debido a su creciente uso en aplicaciones biomédicas y en nanomedicina. Por este motivo, resulta sumamente importante el estudio de las interacciones entre NPs con membranas celulares. En muchos casos las NPs necesitan unirse, romper y penetrar la membrana celular para inducir una respuesta, lo cual depende fuertemente de su tamaño, forma, carga superficial y funcionalidad química superficial. Las NPs con dimensiones menores que 2 nm pueden penetrar en las membranas celulares mientras que para las de mayor tamaño se ha propuesto que su acción ocurre principalmente a través de alteraciones de la estructura de la membrana, lo cual puede afectar fuertemente su permeabilidad, el potencial de membrana y sus funciones principales. Dependiendo entonces de la acción propuesta para las NPs en los sistemas biológicos es imprescindible el conocimiento de su interacción con las membranas.Se planteó estudiar la adsorción de AgNPs modificadas con citrato (AgNPs–CT) y con ácido 4-mercaptobenzoico (AgNPs–MBA) en ausencia y presencia de monocapas de dimiristoilfosfatidilcolina (DMPC) e investigar la capacidad de las AgNPs–CT y AgNPs–MBA para formar monocapas de Langmuir por sí mismas y en contacto con DMPC a distintos grados de empaquetamiento.Para estudiar la interacción de AgNPs–CT y con AgNPs–MBA con un modelo de biomembrana, se evaluó la adsorción de las NPs a la interfase agua/aire y a interfases de DMPC a diferentes presiones de superficie (p), a fin de conocer si la organización bidimensional que posee el lípido en la interfase condiciona la interacción con las AgNPs.Se observó interacción con DMPC por parte de todas las AgNPs (Citratadas y con MBA). Cuando la p de DMPC fue 5mN/m, la presencia de NPs produjo un incremento en la presión de 5-7.5mN/m, lo cual indica interacción con el lípido. Cuando la presión de DMPC fue 30mN/m, las NPs no produjeron cambios en p, indicando ausencia de interacción.Por otro lado, se comparó la isoterma de Langmuir de DMPC pura con las isotermas de DMPC en las que se adsorbieron AgNPs–CT y AgNPs–MBA. La interacción de AgNPs–MBA con DMPC produce una expansión del área en toda la isoterma que es prácticamente constante y representa un incremento en el área, respecto a DMPC pura. Por su parte, la presencia de MBA en la subfase no produce cambios en el área que ocupa DMPC. Las AgNPs–CT producen una pequeña modificación en el área que ocupa DMPC (respecto a cuando está pura) hasta aproximadamente 20mN/m, luego las isotermas prácticamente se superponen indicando que las NPs que estaban en la interfase son excluídas.De acuerdo a los resultados obtenidos, tanto AgNPs–CT como AgNPs–MBA, interaccionan con el DMPC a temperatura ambiente. Se observó que la magnitud de interacción AgNPs/DMPC depende de la p a la cual se encuentra el fosfolípido. Siendo una clara evidencia, de que la organización del lípido en la monocapa (o interfase y posiblemente en biomembranas) es un factor clave que regula la interacción.Facultad de Ciencias Exacta

Self-assembled nanostructures of L-ascorbic acid alkyl esters support monomeric amphotericin B

Amphotericin B (AmB) is a highly effective antimicrobial, with broad antimycotic and antiparasitic effect. However, AmB poor water-solubilisation and aggregation tendency limits its use for topical applications. We studied the capacity of nanostructures formed by alkyl esters of L-ascorbic acid (ASCn) to solubilise AmB and tested the relationship between the prevalence of the monomeric form of AmB and its effectiveness as antimicrobial agent.Fil: Nocelli, Natalia Estefanía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Biología Molecular; ArgentinaFil: Zulueta Díaz, Yenisleidy de Las Mercedes. Universidad Nacional de Córdoba; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; ArgentinaFil: Millot, Marine. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Colazo, María Luz. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Vico, Raquel Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Fanani, Maria Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentin

Multivalent interaction of cyclodextrin vesicles, carbohydrate guests, and lectins: A kinetic investigation

An artificial glycocalix self-assembles when unilamellar bilayer vesicles of amphiphilic β-cyclodextrins are decorated with maltose-and lactose-adamantane conjugates by host-guest interactions. The maltose-decorated vesicles aggregate in the presence of lectin concanavalin A whereas the lactose-decorated vesicles aggregate in the presence of lectin peanut agglutinin. The kinetics of the orthogonal multivalent interfacial interactions present in this ternary system of vesicles, carbohydrates, and lectins were studied by time-dependent measurements of the optical density at 400 nm. The average vesicle and vesicle aggregate sizes were monitored by dynamic light scattering. The aggregation process was evaluated as a function of lectin concentration, vesicle concentration, and surface coverage of the vesicles by the carbohydrate-adamantane conjugates. The initial rate of vesicle aggregation scales linearly with the lectin as well as the cyclodextrin vesicle concentration. Furthermore, each lectin requires a characteristic critical density of carbohydrates at the vesicle surface. These observations allow a prediction of the response of the ternary supramolecular system at different concentrations of its components. Also, the effective binding site separation in a multivalent receptor such as a multiple binding site protein can be accurately determined. This methodology can be extended to multivalent noncovalent interactions in other ligand-receptor systems at interfaces. © 2010 American Chemical Society.Fil: Vico, Raquel Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Voskuhl, Jens. Westfalische Wilhelms Universitat; AlemaniaFil: Ravoo, Bart Jan. Westfalische Wilhelms Universitat; Alemani

Immobilization of Concanavalin A on iron oxide magnetic nanoparticles: Effect of Bovine Serum Albumin in the recognition interactions of the lectin

Iron oxide magnetic nanoparticles are engaging platforms for diverse nanobiotechnological applications, such as proteins separation and glico-biosensing mediated by the surface functionalization with lectins as recognition elements. We present a new strategy for the union of the lectin Concanavalin A (ConA) at the surface of carboxylated iron oxide magnetic nanoparticles (IOMNPs-Ar-COOH). The nanoparticles were obtained by a single step synthesis in the presence of the aryl diazonium salt derived from 4-aminobenzoic acid. The spontaneous grafting allowed to obtain carboxylic acid covalently functionalized magnetite nanoparticles with the carboxylate group exposed to the solution, as was evidenced through the exhaustive characterization by XRD, FTIR, Raman spectroscopy, and TEM analysis. The nanoparticles of Fe3O4 of (6.6 ± 0.7) nm diameter exhibited good magnetic field responsiveness towards an external magnet and stability towards the environmental oxidation. The carboxylic acid groups exposed were used for the conjugation with ConA and participated in its adsorption onto the surface. The ability of ConA to recognize the glycoprotein Glucose Oxidase (GOx) was analyzed in real time by surface plasmon resonance. These results were correlated with the responses obtained by electrochemical methods (electrochemical impedance spectroscopy, and cyclic voltammetry). Considering the possible applications of this nanomaterial, we also evaluate the effect of Bovine Serum Albumin (BSA) in the recognition capability of ConA. Our work let us to conclude that although ConA does not specifically recognize BSA, this protein alters the affinity of ConA for GOx giving an interesting vision of the behaviour of this hybrid nanomaterial in physiological mediums or other matrixes with high concentration of proteins where this nanomaterial could be employed e.g., in a biosensor or the separation of a glycoprotein, among others.Fil: Selzer, Solange Maillen. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Vico, Raquel Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Ferreyra, Nancy Fabiana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentin

Reactivity of the insecticide chlorpyrifos-methyl toward hydroxy! and perhydroxyl ion. Effect of cyclodextrins

The reactivity of Chlorpyrifos-Methyl (1) toward hydroxyl ion and the α-nucleophile, perhydroxyl ion was investigated in aqueous basic media. The hydrolysis of 1 was studied at 25° C in water containing 10% ACN or 7% 1,4-dioxane at NaOH concentrations between 0.01 and 0.6m; the second-order rate constant is 1.88 × 10-2m-1 s-1 in 10% ACN and 1.70 × 10-2m-1 s-1 in 7% 1,4-dioxane. The reaction with H2O2 was studied in a pH range from 9.14 to 12.40 in 7% 1,4-dioxane/H2O; the second-order rate constant for the reaction of HOO ion is 7.9 m-1 s-1 whereas neutral H2O2 does not compete as nucleophile. In all cases quantitative formation of 3,5,6-trichloro-2-pyridinol (3) was observed indicating an SN2(P) pathway. The hydrolysis reaction is inhibited by α-, β-, and γ-cyclodextrin showing saturation kinetics; the greater inhibition is produced by γ-cyclodextrin. The reaction with hydrogen peroxide is weakly inhibited by α- and β-cyclodextrin (β-CD), whereas g-cyclodextrin produces a greater inhibition and saturation kinetics. The kinetic data obtained in the presence of β-or γ-cyclodextrin for the reaction with hydroxyl or perhydroxyl ion indicate that the main reaction pathway for the cyclodextrin-mediated reaction is the reaction of HO- or HOO- ion with the substrate complexed with the anion of the cyclodextrin. The inhibition is attributed to the inclusion of the substrate with the reaction center far from the ionized secondary OH groups of the cyclodextrin and protected from external attack of the nucleophile. Sucrose also inhibits the hydrolysis reaction but the effect is independent of its concentration.Fil: Vico, Raquel Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Orgánica; ArgentinaFil: Hoyos, Maria Rita Micaela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Orgánica; ArgentinaFil: Bujan, Elba Ines. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Orgánica; Argentin

Liposome fusion mediated by hydrophobic magnetic nanoparticles stabilized with oleic acid and modulated by an external magnetic field

Membrane fusion is considered relevant in countless scientific areas and biotechnological processes, ranging from vital life events to biomedicine, pharmaceuticals, and materials engineering, among others. In this study, we employed hydrophobic oleic acid (OA)-coated magnetite (Fe3O4) nanoparticles (MNP-OA) as a platform to induce the fusion of 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphatidylcholine liposomes [large unilamellar vesicles (LUVs)] in a colloidal dispersion. This fusion was monitored through dynamic light scattering, turbidimetry, and fluorescence assay using the well-known Tb/dipicolinic acid (DPA) complex formation assay. MNP-OA have shown to be able to induce fusion with the mixing of liposomal inner content with direct dependence on the nanoparticle concentration added to the LUVs. Moreover, changes in the permeability of the liposome bilayer, upon the addition of MNP-OA to liposomes, were evaluated by studying the leakage of carboxyfluorescein and of the co-encapsulated Tb/DPA complex. These assays allowed us to determine that MNP-OA did not significantly modify liposome permeability during the fusion process. Transmission electron microscopy and confocal microscopy revealed that MNP-OA remained embedded in the lipid bilayer without producing membrane rupture, liposome deformation, or destruction. In addition, we evaluated the effect of applying a low-intensity magnetic field to the LUVs/MNP-OA system and observed that the nanoparticles considerably increased their fusogenic activity under this external stimulus, as well as they are capable of responding to low magnetic fields of around 0.45 mT. These results revealed the potential of hydrophobic magnetic nanoparticles, stabilized with OA, to act as a fusogen, thus representing a valuable tool for biotechnological applications.Fil: Villanueva, Martín Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Giudice, Francesca. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Ambroggio, Ernesto Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; ArgentinaFil: Vico, Raquel Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentin