咨询电话:021-58952328
Angew. Chem. :基于电化学发光显微成像技术的单颗粒蛋白冠形成动力学研究2023-10-20
纳米药物因其性质可调的特点及优越的药物递送效率而在生物医药领域得到了广泛关注。由于纳米材料具有较高的表面能,纳米药物在生理环境下会自发吸附周围蛋白分子形成蛋白冠,这对于纳米药物的研究和发展起着至关重要的作用。

然而,目前研究蛋白冠的技术大多停留于宏观层面,而在单颗粒尺度上的研究相对较少,主要依赖于光学显微成像技术,但由于光漂白和光谱串扰等问题的存在,使得实时、动态研究单颗粒表面上蛋白冠的形成过程受到了限制。

近日,南京大学朱俊杰、姜立萍和扬州大学马诚共同开发了吸附调节单颗粒电化学发光显微成像技术。基于前期国家重大科研仪器项目所搭建的平台,在相继开发单颗粒碰撞(Chem. Sci., 2018, 9, 6167)、单颗粒闪烁(Nano Lett. 2020, 20, 5008)、单细胞成像(Angew. Chem. 2021, 60, 4907,Chem. Sci., 2022, 13, 13938)等基础上,通过利用发光分子与蛋白分子在粒子表面的竞争吸附作用,以对粒子表面的蛋白冠形成过程进行实时监测,进而实现单颗粒尺度上的蛋白冠动力学的研究。

 

 

1
首先,以介孔二氧化硅纳米颗粒为例,可观察到其具有自发增强局域电化学发光强度的能力。随后,通过对其进行表面修饰后,发现粒子增强局域电化学发光强度的能力与其表面电荷存在明显关联,表明其依赖于粒子表面与发光分子间的静电相互作用。

2
同时,对比实验结果表明粒子表面上蛋白冠的形成能够显著调节粒子增强局域电化学发光强度的能力,并且排除了其它组分可能造成的干扰。最后,利用该现象并结合电化学发光显微成像技术,实现了在单颗粒尺度上原位研究蛋白冠形成动力学。除此之外,该策略也适用于对其它不同类别的颗粒以及在复杂体系中的蛋白冠形成动力学的研究,表明该技术具有普适性。

7
最终,该技术不仅为单颗粒尺度的蛋白冠的研究提供了新策略,也为单颗粒电化学发光成像技术在更多领域的发展提供了新思路。

文信息

An In Situ Investigation of the Protein Corona Formation Kinetics of Single Nanomedicine Carriers by Self-Regulated Electrochemiluminescence Microscopy

Zejing Xing, Xiaodan Gou, Li-Ping Jiang*, Jun-Jie Zhu* and Cheng Ma*

文章的第一作者是南京大学博士生邢泽菁,工作受到国家自然科学基金,江苏省自然科学基金,扬州市绿杨金凤计划,生命分析国家重点实验室开放基金的资助。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202308950