افزایش کارآیی انتقال ژن به باکتری E. Coli با استفاده از نانولوله‌های کربنی کاتیونی

اهداف: در سال‌های اخیر نانولوله‌های کربنی به‌دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده‌اند. در مطالعه حاضر، نانولوله‌های کربنی با استفاده از pei پوشش داده شدند. سپس توانایی آنها برای انتقال ژن به سلول‌های باکتری اشریشیاکلی ارزیابی شد.مواد و روش‌ها: نانوذرات نانولوله pei از طریق برهمکنش بین گروه‌های آمین موجود در pei با گروه‌های کربوکسیل نانولوله‌ها سنتز شدند. به‌منظور تهیه سازه ژنی مناسب برای انتقال به باکتری e. coli ژن gus a از وکتور pbi121 به وکتور puc18 انتقال یافت (pucgus). سپس کمپلکس‌های نانولوله pei dna با ترکیب نسبت‌های متفاوت وزنی (درصد وزنی/وزنی) از نانوذرات نانولوله pei (0/5، 1 و 2) با مقدار ثابت از وکتور pucgus تهیه شدند و توسط ژل آگارز مورد بررسی قرار گرفتند. به‌منظور ترانسفورماسیون باکتری e. coli، مقدار مناسبی از کمپلکس نانولوله pei dna به باکتری‌های e. coli اضافه شد. سپس به مدت 7 ساعت در دمای °c37 شیک شدند. بازده ترانسفورماسیون باکتری‌ها از طریق شمارش کلنی و با استفاده از محیط lb جامد حاوی آنتی‌بیوتیک آمپی‌سیلین بررسی شد. علاوه بر این از رنگ‌آمیزی gus به‌منظور تایید عملکرد پلاسمید ترانسفورم‌شده استفاده شد. تعیین سمیت نانولوله pei با استفاده از روش mtt و در بازه‌های زمانی 6، 24 و 72 ساعت با غلظت‌های مختلف 10، 100 و 500میکروگرم بر میلی‌لیتر مورد بررسی قرار گرفت.یافته‌ها: نانوذرات نانولوله pei با موفقیت سنتز شدند. نانولوله‌های کربنی کاتیونی از قابلیت بالایی برای محافظت از dna در برابر آسیب‌های ناشی از آنزیم‌های برشی برخوردار بودند. با افزایش غلظت نانوذرات نانولوله pei و همچنین مدت زمان انکوباسیون، درصد زنده‌مانی باکتری‌ها کاهش یافت. نتایج حاصل از الکتروفورز ژل آگارز از پلاسمید استخراج‌شده از باکتری‌های ترانسفورم‌شده پس از برش توسط آنزیم ecor iota; نشان داد که پلاسمید pucgus با موفقیت توسط نانوذرات نانولوله pei به سلول‌های باکتری e. coli انتقال یافته‌اند.نتیجه‌گیری: نانولوله‌های کربنی کاتیونی توانایی بالایی در انتقال ژن به باکتری e. coli دارند.

Increasing the Efficiency of Gene Transfer in E. coli Using Cationic Carbon Nanotubes

Amis: In recent years, carbon nanotubes have attracted the attention of many researchers because of their unique properties. In the present study, carbon nanotubes were coated using PEI. Then, their ability to gene delivery to E. coli cells was examined.Materials Methods: Nanotube PEI nanoparticles were synthesized by the reaction between amine groups of PEI and carboxyl groups of nanotubes. In order to prepare the appropriate DNA vector for delivering to E. coli cells, the Gus A gene was transferred from pBI121 to PUC18 vector (pUCGus). NanotubePEI/DNA complexes were prepared by combining different mass ratios of nanotubePEI (0.5, 1, and 2 w/w%) with the fixed amount of DNA. To the transformation of E. coli, the appropriate amount of nanotubePEI/DNA complexes was added to E. coli cells under stirring at 37 °C for 7h. The transformation efficiency of E. coli was determined by colony counting on LB agar supplemented with Ampicillin. Moreover, Gus staining assay was used to confirm the function of the plasmid. Determination of cytotoxicity of nanotubePEI was performed using MTT assay at 6, 24, and 72 hours intervals at different concentrations of nanotubePEI (10, 100, and 500 mu;g/ml).Findings: The nanotubePEI was synthesized successfully. Nanotube PEI nanoparticles have a great ability to protect DNA from enzymatic digestion. The percentage of E. coli cells viability was decreased by increasing both the concentration of nanotubePEI nanoparticles and also the duration of incubation. The results of the agarose gel electrophoresis of plasmid extracted from E. coli and digested using EcoRI enzyme showed that the pUCGus plasmid has been successfully transfected by nanotubePEI nanoparticles to E. coli bacterial cells.Conclusion: Cationic carbon nanotubes have a high ability to gene transfer to E. coli.