Nano-scale liposomal container with a «signal system» for substances delivering in living cells

Abstract

Aim. The aim of this research is to study the possibility to supply the nano-scale liposomal «container», used for the targeted substance delivery inside the living cells, with a «signal system» to trace the liposome fate in real time. Methods. For this purpose, the methods of fluorescence microscopy, fluorescence spectroscopy and microspectroscopy have been used. Results. The cellular uptake of hydrophobic fluorescent probes DiO and DiI, preloaded in phosphatidylcholine (PC) liposomes, in real time has been studied using fluorescence resonance energy transfer (FRET) from the donor probe DiO to the acceptor one DiI. It has been revealed that after 3 hours incubation of hepatocytes with FRET liposomes, the FRET signal almost disappears, whereas DiO fluorescence becomes very intensive. Conclusions. The loss of FRET signal could be used as a «signal system» to monitor the cell-liposome fusion and delivery of any active compounds to cells. Key words: liposomes, fluorescent probes, cells, fluorescence resonance energy transfer.

Мета. Встановити можливість оснащення ліпосомних «контейнерів», які використовують для спрямованої доставки речовин у живі клітини, «сигнальною системою» для відстеження взаємодії ліпосом з клітинами у часі. Методи. Використано методи флуоресцентної мікроскопії, флуоресцентної спектроскопії і мікроспектроскопії. Результати. Із застосуванням ефекту безвипромінювального перенесення енергії електронного збудження (БПЕ) від зонда-донора DiO до зонда-акцептора DiI, інкорпорованих у ліпідні бішари фосфатидилхоліну (РС) ліпосом, вивчено процес входження гідрофобних флуоресцентних зондів у клітину. Визначено, що після 3 год інкубації клітин гепатоцитів з ліпосомами, у яких спостерігається БПЕ між парою зондів, сигнал БПЕ практично зникає, у той час як флуоресценція донора DiO стає дуже інтенсивною. Висновки. Ефект втрати сигналу БПЕ можна використовувати як «сигнальну систему» для моніторингу взаємодії ліпосоми з клітиною та доставки активної речовини у клітину. Ключові слова: ліпосоми, флуоресцентні зонди, клітини, безвипромінювальне перенесення енергії.

Цель. Установить возможность снабжения липосомных «контейнеров», используемых для направленной доставки веществ в живые клетки, «сигнальной системой» для отслеживания взаимодействия липосом с клетками во времени. Методы. В работе использованы методы флуоресцентной микроскопии, флуоресцентной спектроскопии и микроспектроскопии. Результаты. С применением безызлучательного переноса энергии электронного возбуждения (БПЭ) от зонда-донора DiO к зонду-акцептору DiI, инкорпорированных в липидные бислои фосфатидилхолина (РС) липосом, изучен процесс вхождения гидрофобных флуоресцентных зондов в клетку. Обнаружено, что после 3 ч инкубации клеток гепатоцитов с липосомами, в которых наблюдается БПЭ между парой зондов, сигнал БПЭ практически исчезает, в то время как флуоресценция донора DiO становится очень интенсивной. Выводы. Эффект потери сигнала БПЭ можно использовать в качестве «сигнальной системы» для мониторинга взаимодействия липосомы с клеткой и доставки активного вещества в клетку. Ключевые слова: липосомы, флуоресцентные зонды, клетки, безызлучательный перенос энергии.