Fluorescence research on the uptake and intracellular localisation of colloidal quantum dots and their effect on mechanisms of endocytosis

• Main Author: Bandzaitytė, Leona
• Other Authors: GADONAS, ROALDAS
• Format: Doctoral Thesis
• Language: English
• Published: Lithuanian Academic Libraries Network (LABT) 2014
• Subjects: Physics; Quantum dots; Fluorescence; Cells; Uptake; Endocytosis; Kvantiniai taškai; Fluorescencija; FLIM; Patekimas į ląsteles; Endocitozė
• Online Access: http://vddb.library.lt/fedora/get/LT-eLABa-0001:E.02~2014~D_20141209_112222-34946/DS.005.1.01.ETD

The overall aim of the study is to identify the general rules for intracellular uptake and localisation of non-targeted nanoparticles by employing colloid quantum dots (QDs) as a model of biocompatible nanoparticle-based drug carriers. The investigation of intracellular uptake of non-targeted negatively charged QDs with fluorescence spectroscopy method revealed three time-related accumulation stages, which are characteristic for all investigated cell lines, but the stages were of different timing for each of the investigated cell line. The confocal fluorescence microscopy imaging showed four intracellular accumulation phases of QDs based on type and localisation of formed vesicles. The fluorescence lifetime imaging microscopy revealed the inner heterogeneity of intracellular vesicles: the endosomes at particular stage of maturity can be identified by different photoluminescence lifetimes of accumulated QDs. QDs do not penetrate plasma membranes through passive diffusion, but enter a cell through endocytosis. Negatively charged QDs without protein corona enter the cells through the single, caveolin-dependent endocytic pathway. Examination of the possibility to combine QDs, as model diagnostic probes, with anticancer agent in vitro revealed, that despite QDs alone had no cytotoxic effects on cells viability, they increased drug resistance. Therefore, this effect needs profound further research before the application of quantum dots in combined diagnosis and therapy in vivo. === Tyrimų tikslas – naudojant kvantinius taškus (KT), kaip tinkamų vaistų pernašai biosuderinamų nanodalelių modelį, in vitro nustatyti bendrus tikslingai nemodifikuotų nanodalelių patekimo į ląsteles ir lokalizacijos jose dėsningumus. Spektroskopiniais metodais ištyrus KT patekimo į ląsteles laikinę dinamiką nustatyta, kad neigiamo krūvio apvalkalo KT patekimo į ląsteles procesą galima suskirstyti į tris etapus, tačiau šie kaupimosi etapai skirtingose ląstelių kultūrose yra nevienodos trukmės. Konfokalinės fluorescencijos mikroskopijos metodu ištyrus neigiamo paviršiaus krūvio KT patekimo į ląsteles procesą, pagal viduląstelinį KT pasiskirstymą ir susiformavusių pūslelių tipus, galima suskirstyti į keturias fazes. Naudojant fluorescencijos gyvavimo trukmės vaizdinimo mikroskopijos metodą užregistruotas nuo endosomų brandos priklausantis viduląstelinių vezikulių vidinės struktūros heterogeniškumas. Skirtingos brandos endosomos gali būti apibūdinamos ir vaizdinamos remiantis jose sukauptų KT savitomis fotoliuminescencijos gyvavimo trukmėmis. Skirtingais fizikiniais ir biocheminiais metodais nustatyta, kad difuzijos būdu KT per ląstelės membraną neprasiskverbia, bet į ląsteles patenka endocitozės būdu. Nepadengti baltymais neigiamo paviršiaus krūvio KT į ląsteles patenka tik vienu nuo kaveolino priklausančiu endocitozės keliu. KT, kaip modelinių diagnostinių priemonių, ir antivėžinio preparato bendras panaudojimas in vitro atskleidė, kad KT, nesukeldami toksinio poveikio ląstelių... [toliau žr. visą tekstą]