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陈新教授和杨武利教授课题组:植物蛋白合成荧光金纳米团簇成功用于肿瘤成像
2018-01-16 | 【】【关闭

荧光检测是当今最常用的非侵入式生物传感方法之一,可选择性地监测生物体内的生物过程。在众多荧光纳米粒子中,金纳米团簇因其合成方法简单、荧光强度强、水溶性和光稳定性好、生物相容性优异等优点,有望取代半导体量子点和有机染料,成为敏感生物成像的最佳选择。然而,金纳米材料在体内应用也有一定局限性:其很容易被免疫系统作为外来物而从体内清除,这会大大缩短材料在体内的循环时间,导致其在肿瘤部位的富集效果不尽如人意。鉴于上述原因,如何开发一种环境友好、成本较低、简单易行的合成方法来制备金纳米团簇,并通过对其进行修饰,延长其体内循环时间,增强肿瘤富集能力,达到良好的体内成像效果,一直是研究者们关注的焦点。

近期,复旦大学高分子科学系陈新教授与杨武利教授合作,从日常生活中的材料获得灵感,用豌豆蛋白作为模板,简单、绿色地合成了发红色荧光的金纳米团簇,并通过生物仿生技术,制备出了红细胞膜包覆的金纳米团簇/豌豆蛋白复合纳米颗粒(AuNCs/PPI@RBC),并将其成功用于肿瘤部位成像(图1)。


图1 红细胞膜包覆的金纳米团簇/豌豆蛋白复合纳米颗粒(AuNCs/PPI@RBC)的制备及其在肿瘤部位生物成像的应用。


研究发现,当豌豆蛋白的浓度达到5 wt%时,生成的金纳米团簇的发射波长为635 nm,且荧光强度最强。在进行简单的透析处理后,豌豆蛋白会裹挟金纳米团簇自组装成100 nm左右的金纳米团簇/豌豆蛋白复合纳米颗粒(AuNCs/PPI NPs)。由于豌豆蛋白本身具有良好的生物相容性、可调节的生物可降解性以及非过敏源性,该复合纳米颗粒具有低细胞毒性的特点。随后红细胞膜的包覆,非但不会影响金纳米团簇的荧光性能,还能提高其在体内的长循环能力,进而增强了纳米颗粒在肿瘤部位的富集,呈现出优异的体内肿瘤成像效果。这种高度生物相容的贵金属/植物蛋白复合纳米颗粒在生物医学领域具有光明的前景。


图2 (a)不同豌豆蛋白含量的金纳米团簇/豌豆蛋白溶液的荧光发射光谱;(b)金纳米团簇/豌豆蛋白复合纳米颗粒的透射电镜图;(c)红细胞膜包覆的金纳米团簇/豌豆蛋白复合纳米颗粒的透射电镜图;(d)尾静脉注射金纳米团簇/组氨酸复合物(上)、金纳米团簇/豌豆蛋白复合纳米颗粒(中)以及红细胞膜包覆的金纳米团簇/豌豆蛋白复合纳米颗粒(下)后1、2、8、12和24小时的实时近红外荧光图像;(e)注射红细胞膜包覆的金纳米团簇/豌豆蛋白复合纳米颗粒的荷瘤小鼠的离体组织图像(从左至右:肝脏,心脏,肿瘤,肾脏,脾脏和肺脏)。

该成果近日发表在ACS Applied Materials & Interfaces 2018,10(1): 83-90上,论文第一作者分别为陈新教授课题组的博士生李钊和杨武利教授课题组的彭海豹博士。 

论文链接:

http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.7b13088


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