?

7月16日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心、化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院的陽(yáng)麗華課題組在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Nature Communications上發(fā)表了題為“Nanoparticle Elasticity Affects Systemic Circulation Lifetime by Modulating Adsorption of Apolipoprotein A-I in Corona Formation”的研究論文。該研究揭示了納米顆粒的彈性如何影響其體內(nèi)血液循環(huán)壽命、以及如何通過(guò)調(diào)控其蛋白冠從而實(shí)現(xiàn)這種影響，表明納米顆粒彈性未來(lái)可望作為一個(gè)易于調(diào)節(jié)的參數(shù)用于合理利用蛋白冠。

納米顆粒在疫苗、疾病診療等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。近期，研究發(fā)現(xiàn)納米顆粒的彈性顯著影響其細(xì)胞內(nèi)吞效率與模式、血液循環(huán)壽命、和體內(nèi)分布等生理命運(yùn)。但是，顆粒彈性影響納米顆粒生理命運(yùn)的機(jī)制仍然未知。另一方面，納米顆粒進(jìn)入生命系統(tǒng)后，體液（如，血液）中的蛋白質(zhì)會(huì)快速吸附到顆粒表面上并形成蛋白冠。決定納米顆粒的體內(nèi)生理身份的，正是其蛋白冠、而非其自身的尺寸、形狀和表面化學(xué)等物化參數(shù)。為了合理利用蛋白冠、最終調(diào)控與改善納米顆粒生理命運(yùn)，需要理解納米顆粒的彈性對(duì)其蛋白冠的影響。然而，此前還沒(méi)有報(bào)告系統(tǒng)地研究過(guò)納米顆粒彈性對(duì)蛋白冠的影響。

針對(duì)上述問(wèn)題，陽(yáng)麗華課題組制備了一系列大小、形狀、表面化學(xué)相似但彈性在45 kPa–760 MPa可調(diào)的核殼納米球（圖1）作為模式納米顆粒，從而成功將納米顆粒彈性對(duì)其生理命運(yùn)的影響與納米顆粒大小、形狀、表面化學(xué)等其他物化參數(shù)對(duì)其生理命運(yùn)的影響分割開(kāi)來(lái)獨(dú)立研究，發(fā)現(xiàn)：（1）在實(shí)驗(yàn)小鼠模型中，納米顆粒的彈性對(duì)其血液循環(huán)壽命的影響并非文獻(xiàn)中普遍認(rèn)為的“越軟的顆粒血液循環(huán)壽命越長(zhǎng)”那種單調(diào)性關(guān)系，而是具有非單調(diào)性、根據(jù)納米顆粒彈性不同可分為三個(gè)不同區(qū)域、且彈性位于中間第二區(qū)域（15-75kPa）的納米顆粒具有最短血液循環(huán)壽命；（2）納米顆粒的彈性與其細(xì)胞內(nèi)吞效率之間缺乏明確關(guān)聯(lián)。

同時(shí)，納米顆粒與小鼠血漿混合后形成的蛋白冠，其組成也隨納米顆粒的彈性改變而發(fā)生非單調(diào)性變化。其中，載脂蛋白Apolipoprotein A-I（ApoA1）是唯一一種能在至少一個(gè)納米顆粒表面蛋白冠中達(dá)到相對(duì)豐度>20%的蛋白質(zhì)、同時(shí)也是蛋白冠中相對(duì)豐度與納米顆粒血液清除壽命具有強(qiáng)烈相關(guān)性的唯一一種蛋白質(zhì)，顯示納米顆粒的彈性通過(guò)調(diào)控蛋白冠中ApoA1的吸附從而影響納米顆粒的血液循環(huán)壽命。值得一提的是，當(dāng)上述納米顆粒的表面由聚乙二醇化（PEGylated）脂質(zhì)雙分子層外殼變?yōu)椴缓垡叶迹≒EG-free）的天然磷脂雙分子層后，所得納米顆粒表現(xiàn)出了類似的“彈性-蛋白冠組成”變化趨勢(shì)。

圖1.a大小、形狀和表面化學(xué)等相同但彈性不同的模式納米顆粒。b獲取納米顆粒血液滯留曲線的血液循環(huán)測(cè)試示意圖。c納米顆粒的血液清除半衰期與納米顆粒彈性的關(guān)系曲線。d不同彈性納米顆粒的蛋白冠中蛋白質(zhì)相對(duì)豐度熱圖。e至少在一個(gè)納米顆粒的蛋白冠中相對(duì)豐度大于5%的蛋白在不同顆粒蛋白冠中的相對(duì)豐度分布。h蛋白在不同顆粒蛋白冠中相對(duì)含量與顆粒血液清除半衰期的相關(guān)性系數(shù)Pearson’s r。

該研究項(xiàng)目得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、教育部、和安徽省自然科學(xué)基金的資助。該論文的第一作者為中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院博士生李明洋，通訊作者為中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)陽(yáng)麗華副教授。

原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-31882-4

（化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院、合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心、科研部）