Advanced Biosystems: 金纳米探针表面修饰剂对基质金属蛋白酶体内测定的影响

近年来,大小可控、表面易修饰且具有独特光学性质的金纳米粒经过精确的调控,在靶向药物输送、疾病诊断和治疗等方面显示出广阔的前景。尽管与功能化金纳米粒相关的基础研究已经很多,目前却仍没有成功的临床案例。纳米粒进入体内后吸附血液中的蛋白,形成蛋白冠并引发蛋白的调理作用,使得纳米粒被迅速从体内清除,这是人为精心设计和构建的金纳米粒体内功能下调或丧失的重要原因。为克服蛋白的调理作用,多采用能够抑制或消除蛋白吸附的聚乙二醇(PEG,分子量1000 Da)作为纳米材料的表面修饰剂。然而,PEG存在一些自身的缺点,如减少肿瘤细胞对纳米粒的摄取,降低药效,以及多次注射后产生“加速血液清除”现象等。另外,血液中具有反调理作用的蛋白,如白蛋白,免疫球蛋白和一些载脂蛋白被证明能够延长纳米粒的体内循环时间,改善蛋白的调理作用。

中国药科大学丁娅课题组,针对纳米器件体内功能下调这一普遍问题,选择对基质金属蛋白酶(MMP)响应、荧光熄灭的金纳米探针(GpF)为模型探针,采用内源性具有反调理作用的牛血清白蛋白(BSA)作为探针的表面修饰剂,直接比较了不同表面修饰剂PEG和BSA对金纳米探针的性质调控。PEG和BSA分别通过S-Au共价键和非特异性吸附与GpF表面结合。研究表明:PEG和BSA修饰在稳定性、细胞毒性和溶血反应中都显示出对GpF相似的保护能力,提高了生物相容性。虽然PEG修饰提高了纳米粒的体内长循环能力,由于BSA修饰可将纳米粒尺寸控制在相对较小的范围内,GpF-BSA显示出提高的肿瘤组织蓄积和滞留效应。另外,借助以MMP催化水解为主、谷胱甘肽与BSA的交换为辅的协同作用,GpF-BSA在体内外均显示出比GpF-PEG更高的荧光复燃效率。

研究者相信,本研究将为采用内源性、具有反调理作用的蛋白质作为生物医药研究的表面修饰材料,替代传统的聚合物合成材料,克服蛋白的调理作用,提高纳米器件的体内功能提供新的参考。相关论文发表在advanced biosystems上(https://doi.org/10.1002/adbi.201800115)。本文的作者依次为中国药科大学副教授洪瑾,硕士生沈佳佳、马宇,东华大学助理实验员张芬芬,澳门大学王春明教授,以及中国药科大学丁娅教授。