Nanoparticles Suitable for BCAA Isolation Can Serve for Use in Magnetic Lipoplex-Based Delivery System for L, I, V, or R-rich Antimicrobial Peptides

Abstract
This paper investigates the synthesis of paramagnetic nanoparticles, which are able to bind branched chain amino acids (BCAAs)—leucine, valine, and isoleucine and, thus, serve as a tool for their isolation. Further, by this, we present an approach for encapsulation of nanoparticles into a liposome cavity resulting in a delivery system. Analyses of valine and leucine in entire complex show that 31.3% and 32.6% recoveries are reached for those amino acids. Evaluation of results shows that the success rate of delivery in Escherichia coli (E. coli) is higher in the case of BCAAs on nanoparticles entrapped in liposomes (28.7% and 34.7% for valine and leucine, respectively) when compared to nanoparticles with no liposomal envelope (18.3% and 13.7% for valine and leucine, respectively). The nanoparticles with no liposomal envelope exhibit the negative zeta potential ( 9.1 0.3 mV); however, their encapsulation results in a shift into positive values (range of 28.9 0.4 to 33.1 0.5 mV). Thus, electrostatic interactions with negatively-charged cell membranes (approx. 50 mV in the case of E. coli) leads to a better uptake of cargo. Our delivery system was finally tested with the leucine-rich antimicrobial peptide (FALALKALKKALKKLKKALKKAL) and it is shown that hemocompatibility (7.5%) and antimicrobial activity of the entire complex against E. coli, Staphylococcus aureus (S. aureus), and methicilin-resistant S. aureus (MRSA) is comparable or better than conventional penicillin antibiotics.
Tento článek zkoumá syntézu paramagnetický nanočástic, které jsou schopny vázat větvené aminokyseliny (BCAA) – leucin, valin a isoleucin a tudíž sloužit jako nástroj pro jejich izolace. Dále, prezentujeme přístup k zapouzdření nanočástic do liposomů dutiny vyplývající v dávkovacím systému. Analýzy valin a leucin v celém komplexu ukazují, že 31,3 % a 32,6 % výtěžky jsou dosažitelné pro tyto aminokyseliny. Vyhodnocení výsledků ukazuje, že úspěšnost doručení Escherichia coli (E. coli) je vyšší u BCAA na nanočásticích zachycených v liposomech (28,7 % a 34,7 % u valin, leucin)ve srovnání s nanočásticemi bez Lipozomální obálky (18.3 % a u valin 13,7 % a leucin, respektive). Nanočástice bez Lipozomální obálky vykazují negativní zeta potenciál (9.1 0,3 mV); však jejich zapouzdření vede k posunu do kladných hodnot (rozsah 28.9 0,4 až 33.1 0,5 mV). Tedy elektrostatické interakce s negativně nabité buněčné membrány (cca 50 mV u E. coli) vede k lepšímu přejímání nákladu. Náš dodávací systém byla konečně testováns leucin bohatými antimikrobiálními peptidy (FALALKALKKALKKLKKALKKAL) a je prokázáno, že Biokompatibilita (7,5 %) a antimikrobiální aktivity celého komplexu proti E. coli a Staphylococcus aureus (S. aureus) methicilin rezistentní S. aureus (MRSA) je srovnatelný nebo lepší než konvenční penicilin.
Description
Citation
Materials . 2016, vol. 9, issue 4, p. 260-1-260-15.
http://dx.doi.org/10.3390/ma9040260
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Comittee
Date of acceptance
Defence
Result of defence
Document licence
Creative Commons Attribution 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
DOI
Citace PRO