发光金纳米粒子的表面覆盖度调控及其细胞相互作用机制

超小发光金纳米粒子（d < 3.0 nm）因其具有可调的光学性质、超小的尺寸、良好的生物相容性等独特的物理化学性质，在光学研究、化学传感、生物成像及疾病的诊疗等领域引起了广泛的关注。然而其与细胞相互作用调控层次的研究比较缺乏，细胞作用机制也不明确，限制了其进一步的医学转化研究。近日，华南理工大学刘锦斌教授（点击查看介绍）团队通过研究超小发光金纳米粒子表面覆盖度的研究发现，改变发光金纳米粒子的表面覆盖度不仅可以调控发光金纳米粒子的光学性质而且可以精准调控及其与活细胞的相互作用。

随着金纳米粒子尺寸的减小，超小发光金纳米粒子不仅具有常规无机纳米材料的特性，还表现出了类分子性。由于比表面积急剧增加，表面配体对其光学性质及生物学作用机制的影响愈发明显。刘锦斌教授团队通过调控超小金纳米粒子的表面配体覆盖度（07CR-AuNPs、09CR-AuNPs、13CR-AuNPs，表面覆盖度由29%增加至47%），成功合成了具有近红外光、近红外光-可见光双发射光、可见光发光的系列金纳米粒子。此外，通过细胞的三维成像研究发现不同配体密度的发光金纳米粒子在与细胞的作用上也表现出明显的差异：低配体密度的超小发光金纳米粒子与细胞作用较快，有较强的细胞膜结合能力及附着能力（~82%，共培养6 h）；而高配体密度的超小发光金纳米粒子与细胞作用较慢，与细胞膜结合能力弱，细胞内化量多。通过改变发光金纳米粒子的表面配体密度不仅可以控制其与细胞作用的速率与效率，还可以实现了其在亚细胞层次分布的精准调控。

该文还探究了超小发光金纳米粒子的内吞途径，发现细胞通过多种方式摄取超小的发光金纳米粒子，其中既包括小窝蛋白介导的内吞形式，也包括巨胞饮的方式；既涉及耗能相关的内吞途径也涉及无能耗相关的摄取过程。其中双发射的发光金纳米粒子对pH具有灵敏的响应，结合比率成像技术可对细胞内的pH进行实时监测，可用于反映细胞的状态、功能及其相应机制的研究。本文对超小发光金纳米粒子在细胞层次上的研究不仅为纳米粒子的设计合成提供了新的思路，也有利于推动其将来的医学转化。

这一成果近期发表在ACS Nano上，文章的第一作者是华南理工大学的博士研究生龚玲珊，通讯作者为刘锦斌教授，该论文的作者还包括硕士生陈莹和博士生何魁。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Surface Coverage-Regulated Cellular Interaction of Ultrasmall Luminescent Gold Nanoparticles

Lingshan Gong, Ying Chen, Kui He, Jinbin Liu

ACS Nano, 2019, 13, 1893-1899, DOI: 10.1021/acsnano.8b08103

刘锦斌教授简介

刘锦斌，男，华南理工大学教授，博士生导师。广东省杰出青年科学基金获得者。主持国家自然科学基金面上项目和广东省自然科学杰出青年基金等多项课题。主要从事发光金属纳米材料的合成、自组装及生物医学成像分析的研究工作。近年来，以第一或通讯作者身份在J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. Int. Ed.，ACS Nano，Adv. Funct. Mater.和Mater. Today 等化学与材料学学科高水平期刊上发表SCI论文20余篇。

https://www.x-mol.com/university/faculty/16804