Bakgrund: Användningen av nanopartiklar ökar varje dag men mycket är oklart i vilkenutsträckning nanopartiklar har hälsopåverkan hos människor. I studier har det visats attnanopartiklar under 100 nm kan passera cellmembranet och under 40 nm kan passeranuklearmembran. I dagsläget används guldnanopartiklar (GNP) inom medicin för visualisering, diagnostisering och läkemedelsbärare. En av biverkningar som GNP kan ha är inflammation. Det finns flera studier som försökt redogöra GNP:s effekter samt hur de uppkommer men det är intehelt klarlagt. Vidare är det inte helt tydligt vilka egenskaper hos GNP som står för de olikaeffekterna. Syfte: Syftet med studien är att undersöka rollen som GNP:s storlekar och former har i NLRfamily pyrin domain containing 3 (NLRP3) inflammasomens interleukin-1β-frisättning hoshuman leukemia monocytic cell line (THP1-celler). Metod: Studien är en experimentell studie där THP1-celler differentieras och exponeras för GNPi olika storlekar, former och koncentrationer. LUMIT immunoassay används sedan för att erhållade olika interleukin-1β-koncentrationerna (IL-1β). Resultat: I datan som erhölls efter att experimenten utförts observerades det att GNP 30 nm i 40μg/mL gav störst inflammasominduktion med en IL-1β-koncentration på 645 ±388 pg/mL.Nästhögst IL-1β-koncentration gav GNP 100 nm i 40 μg/mL på 592 ±270 pg/mL. Slutsats: Nakna GNP kan inducera inflammasomaktivering och på så sättIL-1β-koncentrationshöjningar. De “gold urchins” som undersökts visade sig ha svagarepåverkan på cellerna jämfört med de sfäriska GNP.

The colloidal self-assembly of plasmonic gold nanoparticles (AuNPs) is of interest to utilize the plasmonic coupling effects that arise between nanoparticles. The enhanced properties of anisotropic AuNPs make them particularly attractive in self-assemblies. Herein, a literature study into the different strategies used to obtain self-assemblies of AuNPs using molecular linkers is presented. The use of nanospheres (AuNS) and nanorods (AuNRs) were mainly reviewed. Thereafter, two different nanobipyramids (AuBPs) were investigated for use in self-assemblies. The concentration of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), which coats the AuNP surface, was manipulated to study the stability of the AuNPs. A stable, meta-stable and non-stable region were identified for the nanoparticles. At low CTAB levels, the AuNPs preferentially assemble end-to-end. The addition of L-cysteine to stable AuNP dispersion induced end-to-end assembly, showing promise as a molecular linker for AuBPs. The addition of excess CTAB stabilized the assemblies over time. The kinetic behaviour of the two AuBPs differed, suggesting the effect of the AuNP shape on the self-assembly kinetics. This study provides a starting point for the development of a robust self-assembly strategy for anisotropic AuNPs by using L-cysteine as a molecular linker. / Den kolloidala självsammansättningen av ytplasmoniska guld nanopartiklar (AuNPs) är av intresse för att utnyttja de plasmoniska kopplingseffekterna som uppstår mellan nanopartiklar. De fördelaktiga egenskaperna hos anisotropa AuNP gör dem särskilt intressanta för självsammansättningar. En litteraturstudie har gjorts på de olika strategier som används för att erhålla självsammansättningar av AuNPs med hjälp av molekylära länkar. Användningen av nanosfärer (AuNS) och nanostavar (AuNRs) i självsammansättningar undesöktes huvudsakligen. Därefter undersöktes två olika nanobipyramider (AuBPs) för användning i självsammansättningar. Koncentrationen av cetyltrimetylammonium bromid (CTAB), som täcker AuNP-ytan, manipulerades för att undersöka AuNPs stabilitet. En stabil, meta-stabil och instabil region identifierades för nanopartiklarna. Vid låga CTAB-nivåer sammansätts AuNPs ände-mot-ände. Tillsatsen av L-cystein till stabila AuNP dispersioner inducerade sammansättningar ände-mot-ände, vilket visar L-cysteins potential som en molekylär länk för AuBPs. Tillsatsen av en stor mängd CTAB stabiliserade självsammansättningarna för en längre tid. Det kinetiska beteendet hos de två AuBPs skilde sig, vilket tyder på effekten av AuNP-formen på den självsammansättningskinetiken. Denna studie erbjuder en startpunkt för utvecklingen av en robust självsammansättningstrategi för anisotropa AuNPs genom att använda L-cystein som en molekylär länk.

Det uppskattas att 15% av alla par världen över lider avinfertilitet. Ungefär hälften beror på manlig infertilitet och 40% av dessa fall kan ännu inte förklaras. Därmed är nuvarande metoder för att diagnostisera manlig infertilitet otillräckliga och ytterligare tekniker behövs. En lyckad befruktning kräver att spermierna uttrycker membranproteinet Izumo1 som måste känna igen dess receptorprotein Juno, belägen vid ytan av äggmembranet. Bindningen mellan Juno och Izumo1 är essentiell för befruktning hos däggdjur då den bidrar till att gameternabinder och skapar en ny distinkt organism. Juno är ett relativt nyupptäckt protein och mekanismen med Izumo1 är fortfarande okänd. Ett nystartat företag vid namn Spermosens vill mäta interaktionen mellan Juno ochIzumo1 i ett nytt diagnostikverktyg som ska diagnostisera manlig infertilitet. Tanken är att Juno ska immobiliseras på guld-nanopartiklar och användas för att mätainteraktionen med spermaprover. Det nya verktyget ska hjälpa par att fastställa felet i befruktningen, vilket som en följd skulle hjälpa paret att välja lämplig assisteradreproduktionsmetod. I utvecklingen av det nya diagnostikverktyget behöver det konfirmeras att den Juno som används i enheten kan binda korrekt till mänskligt Izumo1. Därför måste interaktionerna mellan de mänskliga, rekombinanta proteinerna Juno och Izumo1 mätas och karakteriseras. Syftet med detta projekt var att utveckla en metod för att immobilisera Juno på guldnanopartiklar och sedan mäta interaktionerna med Izumo1 genom UV-Visspektroskopi. Detta är teoretiskt möjligt eftersom guld-nanopartiklarna framkallar ett fenomen som kallas lokaliserad ytplasmonresonans som varierar beroende påstorleken på guld-nanopartikelkomplexet. Immobiliseringsmetoden var en process som involverade flera steg som designades, polerades och förbättrades underarbetets gång. Dithiobis(C2-NTA) konjugerades till guldytan och koboltjonerkonjugerades till NTA. Det sista steget som innebar konjugering av Juno till kobolt genom en His-tag lyckades inte, och interaktionerna kunde därför inte mätas genom denna metod. Istället mättes protein-protein-interaktionen genom SPR-mätningar med Biacore, ett instrument som också är baserat på ytplasmonresonans. Interaktioner mellan Izumo1 och Juno kunde uppmätas både vid användning av Juno producerad från E. coli ochfrån däggdjursceller. Dissociationskonstanten (Kd) beräknades till 7-33 nM (för Junooch Izumo1 producerade i däggdjursceller) vilket kan jämföras med ett experimentfrån 2016 där 48 nM beräknades. Ett mer exakt Kd kunde inte fastställas och entrolig anledning till detta var att regenereringen av sensorytan som utfördes med NaOH varierade i effektivitet, vilket ledde till en osäkerhet då ytförhållandena kan ha varierat mellan mätningarna. De två Juno-proteinerna, som är producerade i olika organismer, visade två skilda affinitetsprofiler med Izumo1 vilket tyder på att glykosyleringen påverkar bindningsmekanismen mellan Juno och Izumo1. / It is estimated that 15% of all couples worldwide suffer from infertility. Roughly half is male-factor infertility and 40% of these cases cannot be explained. Thus, current methods for diagnosing male infertility are not enough and further techniques are needed. To have a successful fertilisation event, it is required that the sperm expresses membrane surface-protein Izumo1 which must recognise its counterpart protein Juno, located at the surface of the egg membrane. The recognition step between Juno and Izumo1 is essential in mammalian fertilisation for the gametes to bind and start the creation of a new distinct organism, but the molecular mechanism is still unknown.A start-up company named Spermosens want to measure the Juno-Izumo1 interaction in a new diagnostic device designed to diagnose male infertility. The idea is to have Juno immobilised on gold nanoparticles and measure the interaction between Juno and various semen samples. The new device is supposed to help couples pin-point the procreation issue which would help in the selection of suitable assisted reproductive technology. In the development of the new device, it had to be established that the Juno used in the device will bind correctly to human Izumo1. Therefore, the interactions between the human recombinant proteins Juno and Izumo1 had to be measured and characterized.The objectives of this project were to develop a method to immobilise Juno on gold nanoparticles and then measure the interactions with Izumo1 using UV-vis spectroscopy. This is theoretically possible since the gold nanoparticles exhibit a phenomenon called localized surface plasmon resonance that vary depending on the size of the gold nanoparticle-complex. The immobilisation procedure was a process involving several steps that were designed, polished and improved along the way. Dithiobis(C2-NTA) was conjugated to the gold surface and a cobalt ion was conjugated to the NTA. The last step involving conjugation of Juno to the cobalt through a His-tag was not succeeded, and the interactions could therefore not be measured this way.Instead, the protein-protein interaction was measured through SPR-measurements using Biacore, an instrument that is based on surface plasmon resonance as well. Interactions between Izumo1 and Juno could be detected using Juno produced in E. coli and in mammalian cells. The dissociation constant (Kd) could be calculated to 7-33 nM which can be compared to a previously published Kd of 48 nM. A more precise Kd could not be established, possibly due to that the regeneration of the sensor surface with NaOH varied in efficiency, leading to changing surface conditions during the measurements. The two Juno proteins, that were produced in different hosts, showed two different affinity profiles with Izumo1, which contributes to the suggestion that the glycosylation plays a role in the binding mechanism between Juno and Izumo1.

Kvantkemiska studier av reaktiviteten hos guldnanopartiklar Au3-Au11 och Au13 mot O- centrerade molekylradikaler OH , OOH , OCH3   och H2O undersöks. Olika molekylära ytegenskaper tas med i beräkningen, elektrostatiska ytpotentialen, den genomsnittliga lokala joniseringsenergin, electron attachment energy och spinndensiteten (VS(r), IS(r), TS(r), ES(r) och S(r)). De erhållna resultaten gäller slutna och öppna skalsystem. Där system med slutna skal bildas från växelverkan mellan en guldklusterradikal och en fri radikal, och system med öppna skal bildas från växelverkan mellan ett jämnt antal guldatomer med en fri radikal. För system med slutna skal Aux-R (där x = 3, 5, 7, 9 eller 11 och R är en O-centrerad radikal) finns det en övergripande trend av bindningsenergin gentemot ES(r), vilket återspeglar elektrofilictiten hos guldnanopartiklar. Multivariata modeller visar vidare hur de olika parametrarna korrelerar gentemot varandra för system med slutna skal.För strukturerna Aux-R (där x=3-11) medl ägst bindningsenergi, dvs. inklusive både slutna och öppna skalsystem, är den tydligaste trenden bindningsenergi vs minimum i ES(r) och parametern TS(r). Vid jämförelse av resultaten av interaktionerna med de fria radikalerna med H2O är trenden alltid tydligast för H2O. I linje med tidigare studier finns det även en korrelation av bindningsenergierna med VS,max och ES,min för H2O. Slutligen sträcker sig trenden med bindningsenergi vs ES,min vidare till systemet som innehåller den icke-plana Au13-strukturen. Denna studie visar kopplingen mellan reaktiviteten hos guldnanopartiklar mot fria radikaler till den lokala ES(r), samtidigt som bidraget från andra ytegenskaper visas. Detta kan vara av betydelse för fortsatta studier kring naturen av interaktioner av guldnanopartiklar. / The nature of gold nanoparticle interactions towards molecular radicals are investigated. Quantum chemical studies of the reactivity of gold nanoparticles Au3-Au11 and Au13 towards O-centered molecular radicals OH , OOH , OCH3   and H2O are performed. Different molecular surface properties are taken into account; the surface electrostatic potential, average local ionization energy, electron attachment energy and spin density (VS(r), IS(r), TS(r), ES(r) and S(r)). The obtained results concern closed and open shell systems. Where closed shell systems are formed from the interaction of a radical gold cluster and a free radical, and open shell systems are formed from the interaction of an even number of gold atoms with a free radical. For closed shell systems Aux-R (where x = 3, 5, 7, 9 or 11 and R is an O-centered radical) there is an overall trend of the binding energy vs the local electron attachment energy, reflecting the electrophilicity of the gold nanoparticles. Multivariate plots further show how the different parameters correlate together for closed shell systems. Looking at the lowest energy structures Aux-R (where x = 3-11), i.e. including closed and open shell systems, the clearest trend is of binding energy vs minima in the local electron attachment energy ES,min and the TS(r) parameter. When comparing the results of the interactions with the free radicals with H2O, the trend is always clearest for H2O. Concurring with previous trends, there is a correlation of the binding energies with VS,max and ES,min for H2O. Lastly, the trend of Binding energy vs ES,min further extends to systems containing the non-planar Au13 structure. This study extends the reactivity of gold nanoparticles towards free radicals to the local electron attachment energy, while showing the contribution of other surface properties. This might be of importance for further studies concerning the nature of gold nanoparticle interactions.