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Cholinium-Based Good’s Buffers Ionic Liquids as Remarkable Stabilizers and Recyclable Preservation Media for Recombinant Small RNAs
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2018-11-08 00:00:00 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.8b03900 Augusto Q Pedro 1 , Patrícia Pereira 2, 3 , Maria J Quental 1 , André P Carvalho 1 , Sérgio M Santos 1 , João A Queiroz 2 , Fani Sousa 2 , Mara G Freire 1
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2018-11-08 00:00:00 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.8b03900 Augusto Q Pedro 1 , Patrícia Pereira 2, 3 , Maria J Quental 1 , André P Carvalho 1 , Sérgio M Santos 1 , João A Queiroz 2 , Fani Sousa 2 , Mara G Freire 1
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RNA is a biopolymer of high relevance in the biopharmaceuticals field and in fundamental and applied research; however, preservation of RNA stability is still a remarkable challenge. Herein, we demonstrate the enhanced potential of aqueous solutions of self-buffering cholinium-based Good’s buffers ionic liquids (GB-ILs), at 20 and 50% (w/w), as alternative preservation media of recombinant small RNAs. The thermal stability of RNA is highly enhanced by GB-ILs, with an increase of 14 °C in the biopolymer melting temperature—the highest increase observed to date with ILs. Most GB-ILs investigated improve the stability of RNA at least up to 30 days, both at 25 °C and at 4 °C, without requiring the typical samples freezing. Molecular dynamics simulations were applied to better understand the molecular-level mechanisms responsible for the observed RNA improved stability. The number of IL cations surrounding the RNA chain is similar, yet with differences found for the IL anions, which are responsible for the overall charge of the biopolymer first solvation sphere. No cytotoxicity of the studied solutions containing RNA and ILs at 20% (w/w) was observed onto two distinct human cell lines, reinforcing their potential to act as preservation media when foreseeing biopharmaceutical applications. Finally, RNA was successfully recovered from the ILs aqueous solutions, without changes in its structural integrity, and the ILs were successfully recycled and reused.
中文翻译：
基于胆碱的 Good's Buffers 离子液体作为重组小 RNA 的显着稳定剂和可回收保存介质
RNA 是一种在生物制药领域以及基础和应用研究中具有高度相关性的生物聚合物；然而，保持 RNA 的稳定性仍然是一个巨大的挑战。在此，我们展示了 20% 和 50% (w/w) 的自缓冲胆碱 Good's 缓冲离子液体 (GB-ILs) 水溶液作为重组小 RNA 的替代保存介质的增强潜力。GB-ILs 极大地增强了 RNA 的热稳定性，生物聚合物熔解温度增加了 14 °C，这是迄今为止观察到的 ILs 的最高增幅。大多数研究的 GB-IL 在 25°C 和 4°C 下都可以将 RNA 的稳定性提高至少 30 天，而不需要典型的样品冷冻。应用分子动力学模拟来更好地理解负责观察到的 RNA 提高稳定性的分子水平机制。RNA 链周围的 IL 阳离子数量相似，但 IL 阴离子存在差异，IL 阴离子负责生物聚合物第一溶剂化球的总电荷。在两种不同的人类细胞系上未观察到含有 20% (w/w) 的 RNA 和 ILs 的研究溶液的细胞毒性，增强了它们在预见生物制药应用时充当保存介质的潜力。最后，从 ILs 水溶液中成功回收 RNA，其结构完整性没有改变，并且 ILs 被成功回收和重复使用。然而，IL 阴离子存在差异，它们负责生物聚合物第一溶剂化球的总电荷。在两种不同的人类细胞系上未观察到含有 20% (w/w) 的 RNA 和 ILs 的研究溶液的细胞毒性，增强了它们在预见生物制药应用时充当保存介质的潜力。最后，从 ILs 水溶液中成功回收 RNA，其结构完整性没有改变，并且 ILs 被成功回收和重复使用。然而，IL 阴离子存在差异，它们负责生物聚合物第一溶剂化球的总电荷。在两种不同的人类细胞系上未观察到含有 20% (w/w) 的 RNA 和 ILs 的研究溶液的细胞毒性，增强了它们在预见生物制药应用时充当保存介质的潜力。最后，RNA 成功地从 ILs 水溶液中回收，其结构完整性没有改变，并且 ILs 被成功回收和重复使用。
更新日期：2018-11-08
中文翻译：
基于胆碱的 Good's Buffers 离子液体作为重组小 RNA 的显着稳定剂和可回收保存介质
RNA 是一种在生物制药领域以及基础和应用研究中具有高度相关性的生物聚合物；然而，保持 RNA 的稳定性仍然是一个巨大的挑战。在此，我们展示了 20% 和 50% (w/w) 的自缓冲胆碱 Good's 缓冲离子液体 (GB-ILs) 水溶液作为重组小 RNA 的替代保存介质的增强潜力。GB-ILs 极大地增强了 RNA 的热稳定性，生物聚合物熔解温度增加了 14 °C，这是迄今为止观察到的 ILs 的最高增幅。大多数研究的 GB-IL 在 25°C 和 4°C 下都可以将 RNA 的稳定性提高至少 30 天，而不需要典型的样品冷冻。应用分子动力学模拟来更好地理解负责观察到的 RNA 提高稳定性的分子水平机制。RNA 链周围的 IL 阳离子数量相似，但 IL 阴离子存在差异，IL 阴离子负责生物聚合物第一溶剂化球的总电荷。在两种不同的人类细胞系上未观察到含有 20% (w/w) 的 RNA 和 ILs 的研究溶液的细胞毒性，增强了它们在预见生物制药应用时充当保存介质的潜力。最后，从 ILs 水溶液中成功回收 RNA，其结构完整性没有改变，并且 ILs 被成功回收和重复使用。然而，IL 阴离子存在差异，它们负责生物聚合物第一溶剂化球的总电荷。在两种不同的人类细胞系上未观察到含有 20% (w/w) 的 RNA 和 ILs 的研究溶液的细胞毒性，增强了它们在预见生物制药应用时充当保存介质的潜力。最后，从 ILs 水溶液中成功回收 RNA，其结构完整性没有改变，并且 ILs 被成功回收和重复使用。然而，IL 阴离子存在差异，它们负责生物聚合物第一溶剂化球的总电荷。在两种不同的人类细胞系上未观察到含有 20% (w/w) 的 RNA 和 ILs 的研究溶液的细胞毒性，增强了它们在预见生物制药应用时充当保存介质的潜力。最后，RNA 成功地从 ILs 水溶液中回收，其结构完整性没有改变，并且 ILs 被成功回收和重复使用。
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