亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

Molecular Dynamics of Lipid Nanoparticles Explored through Solution and Solid-State NMR Spectroscopy and MD Simulations

分子动力学 核磁共振波谱 固态核磁共振 纳米颗粒 固体脂质纳米粒 光谱学 材料科学 动力学(音乐) 化学物理 固态 化学 纳米技术 物理化学 计算化学 核磁共振 物理 立体化学 量子力学 声学
作者
Ryan Schroder,Umut Ozuguzel,Yong Du,Tyler Matthew Corts,Yong Liu,Sachin Mittal,Allen C. Templeton,Bodhisattwa Chaudhuri,Marian E. Gindy,Angela Wagner,Yongchao Su
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry B [American Chemical Society]
卷期号:129 (25): 6200-6219 被引量:6
标识
DOI:10.1021/acs.jpcb.5c01399
摘要

Lipid nanoparticles (LNPs) are a critical platform for nucleic acid delivery, characterized by their kinetic assemblies and structural complexity. In this study, we integrated solution and solid-state NMR with molecular dynamics (MD) simulations to probe lipid dynamics in therapeutic siRNA-encapsulated LNP formulations over a temperature range of 30 °C to -50 °C. Using 1H-13C cross-polarization (CP) and insensitive nuclei enhanced by polarization transfer (INEPT) solid-state NMR experiments, we probed mobile and rigid components by analyzing 13C signal attenuation due to molecular motions spanning nanoseconds to seconds. Our findings demonstrate that the cationic lipid, Lipid X, exhibits significantly higher dynamics at nanosecond time scales than other lipid components, with siRNA encapsulation reducing its mobility, thereby supporting a dense core model for siRNA-loaded LNPs. In contrast, DSPC and cholesterol, which constitute the outer envelope membrane of LNP particles, exhibit slower motion compared to the cationic lipid. PEGylated lipid content strongly influences LNP membrane dynamics, displaying a broad dynamic distribution of its polyethylene glycol chains on the particle surface, as shown by relaxation-filtered Diffusion-Ordered NMR Spectroscopy (DOSY). Phase transition studies indicate that the siRNA-cationic-lipid core shifts to a slower motional state at -50 °C, evidenced by the disappearance of Lipid X 13C INEPT signals, whereas the DSPC/cholesterol/PEG membrane undergoes a phase change at -20 °C, marked by an increase in 13C CP intensity. Interestingly, the freezing of the bulk solution at -15 °C to -20 °C and the water domain within the interior core region at -35 °C to -50 °C appear to couple with the slowing of motions in the outer membrane and the siRNA-cationic-lipid complex, respectively. Complementary MD simulations provide detailed insights into lipid organization and dynamics across the examined temperature range. Collectively, these spectroscopic and computational findings deepen our molecular-level understanding of the LNP core and surface dynamics and offer valuable guidance for optimizing stable LNP formulations for therapeutic applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
小菀儿完成签到 ,获得积分10
1秒前
25秒前
Lonely发布了新的文献求助30
32秒前
levitt233完成签到 ,获得积分10
37秒前
悦耳向松完成签到,获得积分10
38秒前
乐观凝云完成签到,获得积分10
40秒前
46秒前
FashionBoy的应助被科研通管家采纳,获得10
50秒前
渡人舟发布了新的文献求助13
53秒前
Ava的应助被K丶口袋采纳,获得10
1分钟前
温柔的含双完成签到,获得积分10
1分钟前
热心荆完成签到,获得积分10
1分钟前
Debra完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
K丶口袋发布了新的文献求助10
1分钟前
小马甲的应助被K丶口袋采纳,获得10
1分钟前
奥拉同学完成签到,获得积分10
1分钟前
热心十八完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
K丶口袋发布了新的文献求助10
2分钟前
自然平彤完成签到 ,获得积分10
2分钟前
redstone完成签到,获得积分10
2分钟前
研友_VZG7GZ的应助被K丶口袋采纳,获得10
2分钟前
2分钟前
风趣的莫英完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
Rae sremer发布了新的文献求助10
2分钟前
Rae sremer完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
K丶口袋发布了新的文献求助10
2分钟前
糟糕的访波完成签到,获得积分10
2分钟前
领导范儿的应助被K丶口袋采纳,获得10
3分钟前
非洲大象完成签到,获得积分10
3分钟前
3分钟前
今天会有好事发生完成签到 ,获得积分10
3分钟前
风中的晓兰完成签到,获得积分10
3分钟前
烟消云散完成签到,获得积分10
3分钟前
3分钟前
段皖顺完成签到 ,获得积分10
3分钟前
K丶口袋发布了新的文献求助10
3分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
自動車の空力技術 800
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Issues in Task-Based Language Teaching 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7782599
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9322145
关于积分的说明 20387111
捐赠科研通 7370952
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3320428
关于科研通互助平台的介绍 2468277
邀请新用户注册赠送积分活动 2336472