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  金納米粒子因其獨特的光電特性而成為生物醫(yī)學領域的研究熱點。金納米粒子的獨特性質(zhì)取決于多個因素，包括粒徑、形貌、折射率和膠體聚集狀態(tài)等。在實際應用中，金納米粒子在大多數(shù)復雜生物樣品中會發(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金納米粒子在生物樣品中穩(wěn)定性的方法。相關研究成果以“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）。系列對比實驗表明，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)構示意圖。

  作者進一步研究了硒封端聚乙二醇包覆的金納米粒子在更為復雜的生物學環(huán)境（如細胞）中的穩(wěn)定性。他們將羅丹明B(RB)標記到Se-PEG-AuNP和S-PEG-AuNP體系的PEG末端，以便于實時觀測金表面配體與金納米粒子的結(jié)合情況。接著，將標記RB的金納米粒子與小鼠巨噬細胞共孵育不同時間，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小時后開始出現(xiàn)（圖2a）；在2-8小時后可以明顯觀測到很多RB熒光點，這意味著Au-S鍵在細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處理的細胞中含有極少的熒光點，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，如生物傳感、分子成像、藥物遞送、光熱治療中具有重要價值。

圖2  （a）RB染料標記的Se-PEG-AuNP和S-PEG-AuNP在細胞中的共聚焦圖；（b） 通過流式細胞儀定量檢測RB染料標記的Se-PEG-AuNP和S-PEG-AuNP在細胞中產(chǎn)生的熒光信號強弱；（c）通過ICP-MS定量檢測巨噬細胞在不同孵育時間對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