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.2011年9月6日；27(17):10376-85.

doi:10.1021/la2004535。 Epub 2011年4月8日。

纳米与生物：纳米颗粒界面的结构和功能

丹尼尔·莫亚诺¹, 文森特·罗特洛

附属公司

PMID： 21476507
预防性维修识别码： PMC3154611型
内政部： 10.1021/la2004535

纳米与生物：纳米颗粒界面的结构和功能

丹尼尔·莫亚诺等。朗缪尔. 2011.

.2011年9月6日；27(17):10376-85.

doi:10.1021/la2004535。 Epub 2011年4月8日。

作者

丹尼尔·莫亚诺¹, 文森特·罗特洛

附属

¹美国马萨诸塞州阿默斯特市马萨诸塞大学化学系，邮编：01003。

PMID： 21476507
预防性维修识别码： PMC3154611型
内政部： 10.1021/la2004535

摘要

了解纳米材料与生物系统的相互作用是生物医学和环境科学的一个关键目标。工程纳米颗粒为探测这种界面提供了极好的工具。在这篇专题文章中，我们将总结我们最近朗缪尔讲座中提出的主题之一，该讲座讨论了使用单层设计来理解和控制纳米颗粒与生物分子和细胞的相互作用。

©2011美国化学学会

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数字

图1
纳米粒子单层设计，具有稳定性和可控的功能呈现。

图2
单层对纳米颗粒-蛋白质（ChT）相互作用的影响。a）简单的基于烷硫醇的单层导致蛋白质变性。b） TEG-功能化粒子无相互作用。c）用羧酸基团终止TEG层导致与ChT的可逆结合，从而稳定蛋白质变性。

图3
a） ChT和ChT的示意图/Au-TCOOH公司气水界面复杂。b） ChT单独和不同浓度的ChT的ChT（0.8μM）活性衰减率Au-TCOOH公司.

图4
a）化学结构TCOOH公司底物-单层相互作用诱导酶选择性的配体和示意图描述。b）改性SPNA基底的结构1–3和c）这些改性底物的ChT水解初始速率。插图：归一化放射性Au-TCOOH公司将ChT与基底结合1–3.

图5
a）氨基酸修饰的金纳米粒子。b） NP-ChT相互作用吉布斯自由能与氨基酸侧链疏水指数的相关性。c）变性速率常数之间的相关性(k个)ChT和纳米颗粒中氨基酸侧链的疏水性指数。

图6
a）氨基酸功能化金纳米粒子和蛋白质的结构特征和相对大小。蛋白质中的蓝色重叠球体代表其表面带正电的残基。b）熵图(T型ΔS公司)与焓（ΔH（H）)对于NP蛋白（数据集数量n个=23）相互作用。c）斜率（α）和截距(T型ΔS公司₀)各种主机-客户机系统的值。蛋白质-糖相互作用分为蛋白质-肽和蛋白质-其他（蛋白质-糖）相互作用。

图7
a）功能化金纳米粒子的化学结构，b）与Cyt表面相互作用的示意图c（c）和c）与Au-TAsp或Au-TPhe络合物中Cyt c的溶剂可及性（高、红色；中、绿色；低、蓝色；未观察到，灰色）。

图8
a）阳离子纳米粒子的示意图，显示了三甲基铵侧链和阴离子DNA之间的相互作用。b） 37米DNA双链（扩展构象）和颗粒的相对大小。c） RNA产物的典型丙烯酰胺凝胶电泳。每种分析中使用的胶体（纳米粒子）当量对通道进行编号。d）检测到的RNA数量相对于在没有胶体的情况下产生的水平（100%转录）。

图9
a）用作转染载体的单层保护金纳米粒子的示意图。b）头部组的化学结构呈现在纳米颗粒表面，具有纳米颗粒-塑料DNA纳米复合物的直径。c）使用NP-LysG1和NP-Lys相对于阳性对照、NP-TMA和多聚赖氨酸（pLys）进行有效转染。在没有载体的情况下没有明显的酶活性。显示溶液颜色的插图β-转染后进行Gal活性测定。颜色变化：黄色（基材）变为红色（产品）。d）转染结束时通过Alamar蓝测定法测定的细胞活力显示出对氨基酸终止的配体的低毒性。

图10 — 图10
a）使用金纳米粒子的功能蛋白细胞内递送示意图。b） HKRK纳米粒子的结构。（c-e）转染后的X-gal染色。（c） HeLa仅含蛋白质。用NP_Pep转染（d）HeLa和（e）C2C12细胞/β-加仑（100 nM/50 nM）。（f） NP_Pep转染率/β-不同细胞系中的gal（100 nM/50 nM）。（g）以2:1 NP_Pep向HeLa细胞输送蛋白质的剂量依赖性/β-加仑。

图11 — 图11
a）蛋白质分析物取代猝灭的荧光聚合物，同时恢复荧光。b）通过从金纳米粒子中差异释放荧光聚合物来生成图案。c）阳离子金纳米粒子（NP1-NP6）和阴离子荧光聚合物PPE-CO的化学结构₂（n~12）。d）荧光响应（Δ我)NP-PPE传感器阵列（NP1–NP6）对抗各种蛋白质（CC:细胞色素）的模式c（c），β-Gal：β-半乳糖苷酶，PhosA：酸性磷酸酶，Phos B：碱性磷酸酶，SubA：枯草杆菌素。e） NP-PPE组装阵列对5μM蛋白质获得的简化荧光响应模式的前两个因子的标准分数图。通过LDA计算七种蛋白质的标准分数。还显示了单个蛋白质的95%置信椭圆。

图12 — 图12
a）蛋白质和猝灭纳米颗粒-GFP复合物之间的竞争性结合以及导致荧光发光或进一步猝灭的蛋白质聚集的示意图。b）阳离子金纳米粒子的化学结构。c） LDA对五种固定浓度（500 nM）蛋白质分析物的荧光模式的标准记分图，95%置信椭圆。

图13 — 图13
a）细菌传感器的受体和传感器组件。b）纳米颗粒聚合物结构在各种细菌（OD）存在下的荧光响应模式₆₀₀= 0.05). c） LDA测定的荧光响应模式的标准分数图。

图14 — 图14
a）纳米粒子和聚合物的分子结构。b）荧光位移细胞检测阵列示意图。c）使用纳米颗粒聚合物超分子复合物对相同基因型CDBgo、TD细胞和V14的三种细胞系荧光强度的变化。d） NP–PPE组装阵列针对不同哺乳动物细胞类型获得的简化荧光响应模式的前两个因素的典型得分图。

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