Administration of Dye-Loaded Polymeric Nanoparticles to the Red Tide Dinoflagellates, Akashiwo sanguinea and Alexandrium pacificum

Abstract

Dinoflagellate blooms in water lands have been increasingly reported which produce large amount of toxin compounds. Here reported engineered nanoparticles consist of two different rylene derivatives, naphthalene organic dye Lumogen violet and quarterrylene organic near-infrared dye, IR788, encapsulated in polymeric micelles. In addition, to avoid dissociation of polymer, the core of micelle was stabilized via semi-interpenetrating network formation. Nanoparticle uptake and its effects were conducted on the marine red tide dinoflagellates, Akashiwo sanguinea and Alexandrium pacificum respectively. Infrared laser irradiation was exposed on the nanoparticle treated Akashiwo sanguinea under different exposure and nanoparticle conditions, the resulting system showed reduced cell survival due to photothermal effect studies on microalage. The results suggested that the nanoparticle (IR788) can be applied for potential red tide algal elimination further, although it requires to determine the safety assessment of biological toxicity of the nanoparticle.

최근 적조현상으로 인한 생물 독성 문제가 지속적으로 보고되고 있다 이에 우리는 적조의 원인이 되는 미세조류 제거를 위하여 유기 근적외선 (NIR) 염료 인 루모젠 IR788 를 포함하는 Pluronic 고분자 기반의 미셀 나노입자를 제조하였다 I R78 8 은 근적외선 영역의 빛에 노출되면 열을 발생시키는 쿼터릴렌 광열 물질로서 소수성의 미셀 코어에서 안정화되어 수용액상에 분산된다 . 또한 고분자의 농도 및 주변 온도 변화로부터 미셀의 해리를 방지하기 위해 , 미셀의 코어 부분은 반 상호 침투 네트워크 ( 를 형성하여 , 저온에서 도 안정적인 구조를 유지할 수 있게하였다 나노입자의 미세조류로의 섭취 능력 및 광열 효과를 평가하기위하여 아카시오 상귀니아 Akas hiwo sanguinea ) 및 알렉산드륨 퍼시피움 Alexandium pacificum ) 2 종의 와편모충류 미세조류를 사용하였다 나노입자는 형광 이미징 및 대조군으로서 IR788 sIPN 외 에 형광물질인 루모젠 바이올렛 LV) 를 포함하는 LV s IPN 를 추가적으로 제조하였다 . 미세조류로의 섭취 능력은 LV s IPN 를 이용하여 형광이 있는 미세조류를 개수하여 나타냈고 광열 효과는 808 nm 근 적외선 에 IR788 sIPN및 L V sIPN 을 노출시켰을 때 세포생존율을 통해 평가하였다 그결과 나노입자는 효과적으로 미세조류로 섭취되었으며 IR788 sIPN 이L V sIPN 과 비교하여 우수한 광열 효과를 가진 것을 확인할 수 있었다 이는 IR788 sIPN 나노입자를 조류 제거에 잠재적으로 이용할 수 있음을 나타내며 또한 , 이를 위하여 나노입자의 생물학적 독성 평가 가 선행되어야 함을 보여준다