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Nat. Commun.中國科大陽麗華團(tuán)隊在蛋白冠研究領(lǐng)域取得進(jìn)展
來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院 2022-07-19
導(dǎo)讀：2022年7月16日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心、化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院的陽麗華課題組在國際學(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、以及如何通過調(diào)控其蛋白冠從而實現(xiàn)這種影響，表明納米顆粒彈性未來可望作為一個易于調(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。但是，顆粒彈性影響納米顆粒生理命運的機(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，需要理解納米顆粒的彈性對其蛋白冠的影響。然而，此前還沒有報告系統(tǒng)地研究過納米顆粒彈性對蛋白冠的影響。針對上述問題，陽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其生理命運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)對其生理命運的影響分割開來獨立研究，發(fā)現(xiàn)：（1）在實驗小鼠模型中，納米顆粒的彈性對其血液循環(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”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不同區(qū)域、且彈性位于中間第二區(qū)域（15-75 kPa）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，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納米顆粒表面蛋白冠中達(dá)到相對豐度>20%的蛋白質(zhì)、同時也是蛋白冠中相對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。
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)相對豐度熱圖。e至少在一個納米顆粒的蛋白冠中相對豐度大于5%的蛋白在不同顆粒蛋白冠中的相對豐度分布。h蛋白在不同顆粒蛋白冠中相對含量與顆粒血液清除半衰期的相關(guān)性系數(shù)Pearson’s r。該研究項目得到了國家自然科學(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，通訊作者為中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)陽麗華副教授。
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