The thesis project focuses on the development of a novel, non-viral nanoparticle formulation for delivery of nucleic acids, drugs and other molecules. These nanoparticles were developed with an aim to administer the therapeutic molecules, non-invasively, to the targeted diseased tissue. The current thesis illustrates the design, characterization and optimization of the nanoparticles. The design of this novel nanoparticle formulation involves a series of chemical reactions on a parent polymer, chitosan, which is a cationic, biocompatible and biodegradable in nature. Chitosan was then surface graphed with another hydrophilic polymer called polyethylene glycol (PEG). PEG was used as a linker to further attach a peptide, which was meant to target a specific receptor on the cell's surface of the diseased tissue. In this work, we have utilized three peptide sequences, a cell penetrating peptide TAT, a neuronal targeting peptide MGF, and a colon targeting peptide CP15. These novel nanoparticles prepared using a novel synthetic scheme have shown successful delivery of the therapeutic molecules (siRNA) to the targeted tissue both in-vitro and in-vivo. The nanoparticle system as proposed can be used for intranasal delivery of siRNA's targeting brain or be used for systemic delivery to cancerous tissues. This project claims for the development of a nanoparticle based therapeutic delivery device, which can be tailor-made in terms of size, shape, surface charge of the nanoparticle, targeting peptide and therapeutic payload such as; siRNA/DNA/RNA and drugs. The formulation possesses the ability to bypass the blood-brain-barrier and other physiological barriers for the application treating neurodegenerative diseases and cancer respectively. / Le projet de thèse porte sur l'élaboration d'une formule innovatrice et non virale de nanoparticules pour livrer des acides nucléiques, drogues et autres molécules. Ces nanoparticules ont été élaborées dans le but d'administrer, de façon non-invasive, des molécules thérapeutiques, pour cibler les tissus malades. La thèse présentée illustre la conception, la caractérisation et l'optimisation des nanoparticules. La conception de cette nouvelle formulation de nanoparticules consiste en une série de réactions chimiques sur un polymère parent, la chitosane, qui est cationique, biocompatible et biodégradable. Chitosane était alors modifiée en surface avec un autre polymère hydrophile, le polyéthylène glycol (PEG). PEG a été utilisée pour lier un peptide, qui avait pour but de cibler un récepteur spécifique localisé sur la surface de la cellule du tissu malade. Dans ce travail, nous avons utilisé trois séquences peptidiques, un peptide de pénétration cellulaire TAT, un peptide de ciblage neuronal MGF et un peptide qui cible le colon, CP15. Ces nouvelles nanoparticules, préparées à l'aide d'un nouveau schéma de synthèse, ont montrées une livraison réussie des molécules thérapeutiques (siRNA) au tissu ciblé, in vitro et in vivo. Le système de nanoparticules proposé est utile pour cibler le cerveau par une administration intranasale ainsi que pour cibler des tissus cancéreux par administration systémique. Ce projet propose le développement d'un dispositif de livraison thérapeutique basée de nanoparticules, qui peut être personnalisées en fonction de la taille, la forme, la charge superficielle de la nanoparticule, le peptide de ciblage et la charge utile thérapeutique tels que: siRNA/ADN/ARN et d'autres molécules thérapeutiques. La formule possède la capacité de contourner la barrière hémato-encéphalique et autres barrières physiologiques pour traiter les maladies neurodégénératives et les tissus cancéreux.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.117037 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Malhotra, Meenakshi |
| Contributors | Satya Prakash (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Biomedical Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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