Virusten kaltaisten partikkelien kapselointi
Sundström, Heidi (2016)
Sundström, Heidi
Turun ammattikorkeakoulu
2016
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2016120118685
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2016120118685
Tiivistelmä
Virusten kaltaisilla partikkeleilla (VLP) on potentiaalisia käyttömahdollisuuksia diagnostiikassa sekä lääketeollisuudessa, sillä ne ovat turvallisempia kuin esimerkiksi heikennetyt varsinaiset virukset. Kuoren proteiinirakenne on samanlainen kuin vastaavalla viruksella, mutta VLP:t eivät sisällä virusgenomia, DNA- tai RNA-rihmastoa, joka on edellytyksenä replikoitumiselle ja infektion synnylle. Virusten kaltaiset partikkelit sitovat niille spesifisiä vasta-aineita samalla tavoin kuin varsinaisetkin virukset, joten niitä voidaan hyödyntää monen tärkeän viruksen, kuten noro- ja enteroviruskannan rokotteiden sekä diagnostisten menetelmien kehittämiseen.
Viruksien, bakteerien ja niiden osien kapselointiin voidaan käyttää erilaisia biomateriaaleja, joiden tarkoituksena on ylläpitää kapseloitavien aineiden biologista aktiivisuutta. Käytettävän biomateriaalin tulee olla biohajoavaa ja -yhteensopivaa, helposti muokattavaa ja myrkytöntä. Sooli-geeli -prosessilla valmistettu amorfinen silikapohjainen hydrogeeli täyttää nämä ominaisuudet. Sitä on turvallista käyttää elävään kudokseen, sillä se on myrkytön eikä aiheuta tulehduksia.
Opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia silikapohjaisen hydrogeelin soveltuvuutta virusten kaltaisten partikkelien kapseloinnissa. Aluksia valittiin kolme erilaista lähestymistapaa, joiden avulla tutkimustyö aloitettiin. VLP:ta sisältävää geelikapselia liuotettiin puskuriin, jota analysoimalla saataisiin selville liuenneen silikan ja vapautuneiden viruspartikkelien määrä ajan funktiona sekä biologisen aktiivisuuden säilyminen. Proteiinipesumenetelmää alettiin kehittää diagnostisia testejä varten niin, että antigeenin todennuksessa käytettävät epäspesifisesti sitoutuneet vasta-aineet saadaan pestyä pois geelimateriaalista. Lisäksi kapselointiin käytettävän geelin reseptiä alettiin kehittää sellaiseksi, että materiaali säilyisi helposti muokattavana ja injektoitavana, mutta samalla materiaalin tulisi pitää kapseloidut VLP:t sisällä.
Solumassasta puhdistetulle VLP:lle eli lysaatille suoritettiin aktiivisuusmittauksia 37 °C:ssa. Tulosten perusteella VLP-aktiivisuus laskee nopeasti (lämpötila on keskeinen tekijä dissoluutio-olosuhteissa, joten tämä pitää huomioida dissoluution jatkosuunnittelussa). Epäspesifisesti sitoutuneiden vasta-aineiden pesua tutkittiin käyttämällä useita eri liuoksia ja parametreja. Tutkimusmateriaaleina käytettiin silikahydrogeelejä ja silikaimplantteja, joiden silikaformulaatioita kehitettiin sekä käytön että proteiinipesun optimoimiseksi. Käytetyille vasta-aineille ei kuitenkaan löytynyt sopivaa menetelmää, joten pesun optimointia pitää jatkaa. Hydrogeelin ominaisuudet saatiin optimoitua kuiva-ainepitoisuuden suhteen sopivaksi, mutta viruspartikkelien mahdollista ulosvuotoa erilaisista materiaaleista on vielä tutkittava.
Viruksien, bakteerien ja niiden osien kapselointiin voidaan käyttää erilaisia biomateriaaleja, joiden tarkoituksena on ylläpitää kapseloitavien aineiden biologista aktiivisuutta. Käytettävän biomateriaalin tulee olla biohajoavaa ja -yhteensopivaa, helposti muokattavaa ja myrkytöntä. Sooli-geeli -prosessilla valmistettu amorfinen silikapohjainen hydrogeeli täyttää nämä ominaisuudet. Sitä on turvallista käyttää elävään kudokseen, sillä se on myrkytön eikä aiheuta tulehduksia.
Opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia silikapohjaisen hydrogeelin soveltuvuutta virusten kaltaisten partikkelien kapseloinnissa. Aluksia valittiin kolme erilaista lähestymistapaa, joiden avulla tutkimustyö aloitettiin. VLP:ta sisältävää geelikapselia liuotettiin puskuriin, jota analysoimalla saataisiin selville liuenneen silikan ja vapautuneiden viruspartikkelien määrä ajan funktiona sekä biologisen aktiivisuuden säilyminen. Proteiinipesumenetelmää alettiin kehittää diagnostisia testejä varten niin, että antigeenin todennuksessa käytettävät epäspesifisesti sitoutuneet vasta-aineet saadaan pestyä pois geelimateriaalista. Lisäksi kapselointiin käytettävän geelin reseptiä alettiin kehittää sellaiseksi, että materiaali säilyisi helposti muokattavana ja injektoitavana, mutta samalla materiaalin tulisi pitää kapseloidut VLP:t sisällä.
Solumassasta puhdistetulle VLP:lle eli lysaatille suoritettiin aktiivisuusmittauksia 37 °C:ssa. Tulosten perusteella VLP-aktiivisuus laskee nopeasti (lämpötila on keskeinen tekijä dissoluutio-olosuhteissa, joten tämä pitää huomioida dissoluution jatkosuunnittelussa). Epäspesifisesti sitoutuneiden vasta-aineiden pesua tutkittiin käyttämällä useita eri liuoksia ja parametreja. Tutkimusmateriaaleina käytettiin silikahydrogeelejä ja silikaimplantteja, joiden silikaformulaatioita kehitettiin sekä käytön että proteiinipesun optimoimiseksi. Käytetyille vasta-aineille ei kuitenkaan löytynyt sopivaa menetelmää, joten pesun optimointia pitää jatkaa. Hydrogeelin ominaisuudet saatiin optimoitua kuiva-ainepitoisuuden suhteen sopivaksi, mutta viruspartikkelien mahdollista ulosvuotoa erilaisista materiaaleista on vielä tutkittava.