Small:荧光“光谱尺”助力揭秘量子点表面的蛋白冠

半导体量子点是一类具有光致发光性质的功能纳米材料,在传感、成像、光电器件等诸多领域有着广泛的应用,其生物安全性也受到了越来越广泛的重视。当纳米颗粒进入生命体系中时,很容易与其中的各种蛋白质分子发生相互作用,形成纳米颗粒-蛋白质复合物,也称为“蛋白冠(protein corona)”,进而影响纳米颗粒的生物学效应,如细胞摄取、生物相容性等。因此,在量子点的生物安全性评估中,阐明其和血液中的蛋白质的相互作用及生物效应具有十分重要的意义。由于纳米颗粒与蛋白质的相互作用是一个高度动态化的过程,定量实时分析蛋白冠的形成过程及其作用机制仍然十分困难。

西北工业大学材料学院纳米能源材料研究中心的尚利课题组采用荧光共振能量转移(FRET)的方法,对量子点表面的蛋白质吸附行为进行了深入的研究。荧光标记的蛋白质在吸附到量子点表面后,二者由于相互距离的接近而发生FRET,荧光光谱进而发生显著的变化。在这一过程中,FRET巧妙地充当了“光谱尺”,可灵敏地实时监控蛋白质分子在纳米颗粒表面的吸附行为。相关结果发表在Small (DOI:10.1002/smll.201907633)上。

手性是生命最明显的生化特征之一,在维持生命的正常功能方面起着至关重要的作用;手性量子点更是被广泛应用于手性对映体的识别及生物传感中。该研究团队分别选用人血清白蛋白(HSA)和InP@ZnS量子点作为蛋白质和纳米颗粒的模型,利用FRET的方法对手性量子点表面的蛋白冠进行了定量的研究。研究发现HSA在不同手性的InP@ZnS量子点表面(D-和L-青霉胺)的吸附行为具有明显的差异,包括亲和力和吸附取向等。圆二色(CD)光谱进一步证实了HSA与不同手性量子点相互作用时构象变化的差异。该工作展现了FRET方法在定量研究纳米颗粒的生物效应中的潜力。