陽離子配體修飾的納米金用于細胞轉運和微囊自組裝研究.pdf

1、納米金(AuNPs)具有獨特的物理和化學性質，其物理性質主要表現(xiàn)為表面等離子體共振吸收、增強磁共振、表面增強拉曼散射以及熒光增強和淬滅；其化學性質主要包括抗氧化性、生物惰性、低細胞毒性以及容易通過Au-s共價結合含有巰基的配體。用含有巰基的功能性配體對AuNPs進行表面修飾，可以整合AuNPs的物理和化學性質以及修飾配體的特殊功能，賦予AuNPs全新的化學和生物功能，使其能夠應用于生物轉運、生物傳感、生物成像和疾病治療等研究領域。本文設

2、計并合成了多種含有巰基的陽離子配體，通過配體交換法用這些陽離子配體對AuNPs進行表面修飾，制備了多種表面帶有正電荷且具有特殊化學和生物功能的AuNPs，利用這些AuNPs的化學和生物功能，將其分別應用于細胞轉運和微囊自組裝研究。
　　 ①陽離子多肽配體修飾的AuNPs用于基因轉運研究.用多肽的固相合成法制備了四種陽離子短鏈多肽RRR、KKK、KRK和HKRK，將其連接到巰基化合物上后分別用于AuNPs的表面修飾，得到表面帶有正

3、電荷的RRR-AuNPs、KKK-AuNPs、KRK-AuNPs和HKRK-AuNPs，其中RRR-AuNPs在水溶液中分散性差，其它三種納米粒子可以穩(wěn)定的分散于水溶液中。將三種在水溶液中具有良好分散性的AuNPs作為基因轉運載體，以β-半乳糖苷酶(β-gal)作為報告基因，293T細胞作為靶細胞進行基因轉運研究。結果發(fā)現(xiàn)：三種AuNPs均能將質粒DNA轉運至293T細胞內(nèi)，并能使報告基因在細胞內(nèi)成功表達，其基因轉運效率依次為HKRK-

4、AuNPs>KRK-AuNPs>KKK-AuNPs；細胞毒性分析實驗結果顯示，KKK-AuNPs具有微弱的細胞毒性，HKRK-AuNPs和KRK-AuNPs無明顯細胞毒性；透射電鏡(TEM)分析結果表明AuNPs轉運載體進入細胞的通道為細胞內(nèi)吞。
　　 ②陽離子多肽配體修飾的AuNPs用于酶的細胞轉運研究。HKRK-AuNPs在基因轉運中表現(xiàn)出了細胞轉染率高和細胞毒性低的特點，為深入研究HKRK-AuNPs的細胞轉運功能，將其作

5、為蛋白酶β-gal的轉運載體，以HeLa、COS-1、C2C12和MCF7四種細胞作為靶細胞進行酶的細胞轉運研究。結果發(fā)現(xiàn)：HKRK-AuNPs可通過靜電吸附同β-gal結合，兩者結合后β-gal的二級結構不會發(fā)生明顯改變；HKRK-AuNPs可通過細胞內(nèi)吞的方式將β-gal轉運至細胞內(nèi)，并且該納米粒子具有將β-gal從細胞內(nèi)吞過程中形成的內(nèi)涵體中釋放到細胞內(nèi)的功能，被轉運的β-gal在細胞內(nèi)能保持其原有的生物活性；阿爾馬藍細胞活性分析

6、法、臺盼藍排除法和鈣黃綠素細胞活性分析法所得實驗結果均顯示，HKRK-AuNPs在實驗條件下無細胞毒性，是一種優(yōu)良的細胞轉運載體。
　　 ③陽離子季胺(TTMA)配體修飾的AuNPs輔助酶自組裝催化微囊。將酶固定在比表面積大的球形載體上可提高酶的固定率和利用率，O/W乳滴是酶固定化的一種理想載體，但由于缺乏強烈的相互作用力，酶不能直接吸附在乳滴表面。用TTMA配體對AuNPs進行表面修飾，得到表面帶有正電荷的TTMA-AuNPs

7、，將其同帶負電荷的β-gal通過靜電吸附結合形成TTMA-AuNPs/β-gal復合物，用該復合物進行O/W乳滴界面的自組裝研究。結果發(fā)現(xiàn)：單獨的TTMA-AuNPs或β-gal不能在乳滴界面進行自組裝，但TTMA-AuNPs/β-gal復合物卻可以在乳滴界面自組裝形成穩(wěn)定的微囊；比較TTMA-AuNPs、β-gal和TTMA-AuNPs/β-gal復合物的表面電荷密度后發(fā)現(xiàn)，TTMA-AuNPs和β-gal的表面電荷密度遠遠高于TTM

8、A-AuNPs/β-gal復合物，電荷密度降低是TTMA-AuNPs/β-gal復合物在乳滴界面發(fā)生自組裝的主要驅動力；這種新型的自組裝方法可將溶液中99％以上的β-gal固定到乳滴表面，并且β-gal固定到乳滴表面后其生物活性可保留76％。
　　 ④陽離子精氨酸(Arg)配體修飾的AuNPs用于載藥納囊自組裝研究。以納米粒子作為囊壁的微囊在藥物轉運研究領域有潛在應用價值，但目前的方法只能自組裝粒徑在1～50μm左右的微囊，較大

9、的尺寸限制了該類型微囊在細胞轉運中的應用。納米級微囊(納囊)自組裝困難的主要原因是納米粒子難以克服納米級乳滴的界面能和拉普拉斯壓力差，針對該技術難點，本文設計了一種全新的納囊自組裝方法：首先用陽離子Arg配體對AuNPs進行修飾，得到表面帶有正電荷的Arg-AuNPs，并用亞油酸作為油相制備納米級O/W乳滴模板；然后將兩者在溶液中混合進行自組裝，Arg-AuNPs表面的精氨酸與亞油酸末端的羧基之間形成強烈的氫鍵相互作用，這種超分子作用使

10、納米粒子能夠克服乳滴的界面能和拉普拉斯壓力差，將納米粒子組裝到乳滴表面形成穩(wěn)定的納囊；最后用帶負電荷的轉鐵蛋白對乳滴表面帶正電荷的Arg-AuNPs進行交聯(lián)，以進一步提高納囊的穩(wěn)定性。實驗結果發(fā)現(xiàn)：Arg-AuNPs在亞油酸乳滴模板界面自組裝釋放出大量界面能，將納米粒子牢固的吸附在乳滴表面；TEM和動態(tài)光散射(DLS)分析結果顯示，這種基于超分子作用的方法可自組裝粒徑在～100nm左右的納囊；將自組裝得到的納囊用于抗癌藥物紫杉醇在HeL