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  金納米粒子因其獨(dú)特的光電特性而成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。金納米粒子的獨(dú)特性質(zhì)取決于多個(gè)因素，包括粒徑、形貌、折射率和膠體聚集狀態(tài)等。在實(shí)際應(yīng)用中，金納米粒子在大多數(shù)復(fù)雜生物樣品中會發(fā)生非特異性聚集，而顆粒聚集不僅會導(dǎo)致其理化性質(zhì)發(fā)生變化，還會引發(fā)潛在的生物相容性問題。

  近期，南開大學(xué)劉定斌研究員課題組利用Au-Se鍵的高鍵合力，發(fā)展了硒封端的聚乙二醇增強(qiáng)金納米粒子在生物樣品中穩(wěn)定性的方法。相關(guān)研究成果以“Using selenium-conjugated polyethylene glycol to enhance the stability of gold nanoparticles in biologically relevant samples”為題發(fā)表于Sci. China Chem. （DOI:10.1007/s11426-018-9374-y）。

  作者將硒代胱胺與N-羥基琥珀酰亞胺（NHS-）活化的PEG2000通過酰胺鍵鏈接制備了Se-PEG。Se-PEG與30 nm的金納米粒子共孵育，通過Au-Se鍵成功制備了聚乙二醇包被的金納米粒子（圖1）。系列對比實(shí)驗(yàn)表明，與傳統(tǒng)硫醇封端聚乙二醇包覆的金納米粒子相比，硒封端的聚乙二醇包被的金納米粒子在極端的pH、高鹽溶液以及高溫環(huán)境中均呈現(xiàn)出更為優(yōu)異的穩(wěn)定性，且始終保持較好的顆粒分散性和溶液均一性。

圖1  硒、硫封端的聚乙二醇包被的金納米粒子結(jié)構(gòu)示意圖。

  作者進(jìn)一步研究了硒封端聚乙二醇包覆的金納米粒子在更為復(fù)雜的生物學(xué)環(huán)境（如細(xì)胞）中的穩(wěn)定性。他們將羅丹明B(RB)標(biāo)記到Se-PEG-AuNP和S-PEG-AuNP體系的PEG末端，以便于實(shí)時(shí)觀測金表面配體與金納米粒子的結(jié)合情況。接著，將標(biāo)記RB的金納米粒子與小鼠巨噬細(xì)胞共孵育不同時(shí)間，研究發(fā)現(xiàn)，對于S-PEG(RB)-AuNPs，共聚焦成像顯示RB的熒光在約2小時(shí)后開始出現(xiàn)（圖2a）；在2-8小時(shí)后可以明顯觀測到很多RB熒光點(diǎn)，這意味著Au-S鍵在細(xì)胞中被豐富的還原性內(nèi)源分子（如谷胱甘肽）破壞。相比之下，用相同濃度的Se-PEG(RB)-AuNP處理的細(xì)胞中含有極少的熒光點(diǎn)，證明了硒醇與金的高親和力使金納米粒子表面的PEG配體在活細(xì)胞中非常穩(wěn)定。這種提高表面配體穩(wěn)定性的策略在生物醫(yī)學(xué)，如生物傳感、分子成像、藥物遞送、光熱治療中具有重要價(jià)值。

圖2  （a）RB染料標(biāo)記的Se-PEG-AuNP和S-PEG-AuNP在細(xì)胞中的共聚焦圖；（b） 通過流式細(xì)胞儀定量檢測RB染料標(biāo)記的Se-PEG-AuNP和S-PEG-AuNP在細(xì)胞中產(chǎn)生的熒光信號強(qiáng)弱；（c）通過ICP-MS定量檢測巨噬細(xì)胞在不同孵育時(shí)間對Se-PEG-AuNP和S-PEG-AuNP的攝取情況。

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