南开大学刘定斌研究员课题组通过硒封端的聚乙二醇增强了金纳米粒子在生物样品中的稳定性

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金纳米粒子因其独特的光电特性而成为生物医学领域的研究热点。金纳米粒子的独特性质取决于多个因素，包括粒径、形貌、折射率和胶体聚集状态等。在实际应用中，金纳米粒子在大多数复杂生物样品中会发生非特异性聚集，而颗粒聚集不仅会导致其理化性质发生变化，还会引发潜在的生物相容性问题。

近期，南开大学刘定斌研究员课题组利用Au-Se键的高键合力，发展了硒封端的聚乙二醇增强金纳米粒子在生物样品中稳定性的方法。相关研究成果以“Using selenium-conjugated polyethylene glycol to enhance the stability of gold nanoparticles in biologically relevant samples”为题发表于Sci. China Chem. （DOI:10.1007/s11426-018-9374-y）。

作者将硒代胱胺与N-羟基琥珀酰亚胺（NHS-）活化的PEG2000通过酰胺键链接制备了Se-PEG。Se-PEG与30 nm的金纳米粒子共孵育，通过Au-Se键成功制备了聚乙二醇包被的金纳米粒子（图1）。系列对比实验表明，与传统硫醇封端聚乙二醇包覆的金纳米粒子相比，硒封端的聚乙二醇包被的金纳米粒子在极端的pH、高盐溶液以及高温环境中均呈现出更为优异的稳定性，且始终保持较好的颗粒分散性和溶液均一性。

图1  硒、硫封端的聚乙二醇包被的金纳米粒子结构示意图。

作者进一步研究了硒封端聚乙二醇包覆的金纳米粒子在更为复杂的生物学环境（如细胞）中的稳定性。他们将罗丹明B(RB)标记到Se-PEG-AuNP和S-PEG-AuNP体系的PEG末端，以便于实时观测金表面配体与金纳米粒子的结合情况。接着，将标记RB的金纳米粒子与小鼠巨噬细胞共孵育不同时间，研究发现，对于S-PEG(RB)-AuNPs，共聚焦成像显示RB的荧光在约2小时后开始出现（图2a）；在2-8小时后可以明显观测到很多RB荧光点，这意味着Au-S键在细胞中被丰富的还原性内源分子（如谷胱甘肽）破坏。相比之下，用相同浓度的Se-PEG(RB)-AuNP处理的细胞中含有极少的荧光点，证明了硒醇与金的高亲和力使金纳米粒子表面的PEG配体在活细胞中非常稳定。这种提高表面配体稳定性的策略在生物医学，如生物传感、分子成像、药物递送、光热治疗中具有重要价值。

图2  （a）RB染料标记的Se-PEG-AuNP和S-PEG-AuNP在细胞中的共聚焦图；（b） 通过流式细胞仪定量检测RB染料标记的Se-PEG-AuNP和S-PEG-AuNP在细胞中产生的荧光信号强弱；（c）通过ICP-MS定量检测巨噬细胞在不同孵育时间对Se-PEG-AuNP和S-PEG-AuNP的摄取情况。

论文链接：

http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCC/doi/10.1007/s11426-018-9374-y?slug=fulltext

来源：中国科学化学

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