In this study, human genomic DNA (hDNA) encapsulated alginate cryogel beads
(SMPA) and normal alginate beads were fabricated via freeze-thawing
cryogelation and microinjection procedures respectively. The fabricated beads
were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and fluorescent
microscope. The characterization results showed that both beads exhibited
smooth surfaces with obvious pores and burgled topologies, however, a bug-like
sprout is visibly seen on the surface of SMPA beads. Also, the encapsulated
hDNA showed brilliant green fluorescence when visualized with fluorescence
microscopy.
The encapsulation efficiency of 89.1−96.7% was achieved when the
concentration of hDNA and alginate varied within 0.05−0.075% and 0.5−0.75
wt%, respectively in the presence of 0.1 M CaCl2 crosslinking agent. ~80%
hDNA was released over an extended period of 80 h when SMPA was immersed
in a 0.5 M Na2HPO4 solution diluted with 10 mM Tris buffer (pH 7). The SMPA
cryobeads demonstrated a higher swelling capability when compared with the
normal beads. In the first 3 h, SMPA cryobeads achieved 225% swelling ratio
compared with the normal beads that attained 155%. Beyond 3 h, the normal
beads did not show significant swelling ratio while SMPA increased obviously
to 315% before reaching equilibrium at the tenth hour.
iv
Results and trends here demonstrated that the fabricated supermacroporous
alginate-based cryogel beads have great potential to be used as a biocompatible
vehicle for transporting biomacromolecules.
Keywords: controlled release systems; human genomic DNA; alginate
polymeric cryobeads; supermacroporous; gene therapy.
ÖZ: Bu çalışmada, insan genomik DNA'sı (hDNA) kapsüllenmiş aljinat kriyojel
boncuklar (SMPA) ve normal aljinat boncuklar, sırasıyla dondurarak çözme
kriyojelasyon ve mikroenjeksiyon prosedürleriyle üretildi. Üretilen boncuklar,
taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve floresan mikroskobu ile karakterize
edildi. Karakterizasyon sonuçları, her iki boncuğun da bariz gözeneklere ve
soyulmuş topolojilere sahip pürüzsüz yüzeyler sergilediğini, ancak SMPA
boncuklarının yüzeyinde gözle görülür şekilde böcek benzeri bir filizlenme
görüldüğünü gösterdi. Ayrıca kapsüllenmiş hDNA, floresan mikroskobu ile
görüntülendiğinde parlak yeşil floresan ışıma göstermiştir.
0,1 M CaCl2 çapraz bağlayıcı madde varlığında hDNA ve aljinat konsantrasyonu
ağırlıkça sırasıyla % 0,05 - 0,075 ve % 0,5 - 0,75 arasında değiştiğinde % 89,1 -
96,7'lik kapsülleme verimliliği elde edildi. SMPA, 10 mM Tris tamponu (pH 7)
ile seyreltilmiş 0.5 M Na2HPO çözeltisi içerisinde 80 saatlik uzun bir süre
boyunca bekletilmesi sonucu ortama ~% 80 oranda hDNA salınmıştır. SMPA
kriyoboncukları, normal boncuklarla karşılaştırıldığında daha yüksek bir şişme
kapasitesi sergiledi. İlk 3 saatte SMPA kriyoboncukları % 155'e ulaşan normal
boncuklara kıyasla% 225 şişme oranına ulaştı. 3 saatten sonra, normal boncuklar
önemli şişme oranı göstermezken, SMPA onuncu saatte dengeye ulaşmadan
önce % 315 şişme oranına yükseldi.
vi
Buradaki sonuçlar ve eğilimler, üretilmiş olan süper gözenekli aljinat bazlı
kriyojel boncuklarının biyomakromoleküllerin taşınması için biyo-uyumlu bir
araç olarak kullanılmak için büyük bir potansiyele sahip olduğunu göstermiştir.
Anahatar kelimeler: kontrollü salım sistemleri; insan genomik DNA'sı; aljinat
polimerik kriyoboncuklar; süper gözenekli; gen tedavisi.
