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Lipidomic analysis probes lipid coronas on hydrophilic nanoparticles from natural lung surfactant
Environmental Science: Nano ( IF 7.3 ) Pub Date : 2022-09-26 , DOI: 10.1039/d2en00653g
Xuan Bai, Sin Man Lam, Pengcheng Nie, Ming Xu, Sijin Liu, Guanghou Shui, Guoqing Hu

The large respiratory surface and high permeability make the lung promising in drug delivery of inhaled nanoparticles (NPs) as a portal and susceptible to nanosized airborne pollutions. Inhaled NPs first interact with the lung surfactant (LS) after depositing in the lung, where NPs tend to adsorb the LS molecules to form a biomolecular corona on their surface. Despite the extensive studies of protein coronas from blood plasma or serum, lipid coronas that are constituted by LS molecules are rarely investigated. Herein, we combine high-performance liquid chromatography-mass spectrometry and molecular dynamics simulation to unravel how a lipid corona is formed on hydrophilic NPs from a natural LS. Experiments demonstrate that positive surface charge, long incubation time, and external sonication can promote the formation of a complete lipid corona with compositions different from the bulk LS. Complementary to the experiments, molecular simulations indicate that the surface charge of NPs plays a vital role in the interactions of NPs with both zwitterionic and anionic lipids, which determines the wrap of the LS bilayer on the NP. In addition, the difference in the lipid composition between the corona and the bulk LS is caused by the affinity of NPs with lipids and the intrinsic structure of lipids. These results suggest that it is possible to control the formation and composition of lipid coronas on hydrophilic NPs by tuning the surface coating of NPs and incubation conditions.

中文翻译:

脂质组学分析探测来自天然肺表面活性剂的亲水性纳米颗粒上的脂质冠

大的呼吸表面和高渗透性使肺部在吸入纳米颗粒(NPs)作为入口的药物输送中很有前景,并且容易受到纳米级空气污染。吸入的 NPs 在沉积在肺部后首先与肺表面活性剂 (LS) 相互作用,其中 NPs 倾向于吸附 LS 分子在其表面形成生物分子冠。尽管对血浆或血清中的蛋白质冠进行了广泛的研究,但很少研究由 LS 分子构成的脂质冠。在这里,我们结合高效液相色谱-质谱和分子动力学模拟来揭示脂质冠是如何在来自天然 LS 的亲水 NPs 上形成的。实验证明,表面带正电荷,孵育时间长,和外部超声可以促进组成不同于散装 LS 的完整脂质冠的形成。作为实验的补充,分子模拟表明,NPs 的表面电荷在 NPs 与两性离子和阴离子脂质的相互作用中起着至关重要的作用,这决定了 LS 双层在 NP 上的包裹。此外,电晕和大块 LS 之间脂质组成的差异是由 NPs 与脂质的亲和力和脂质的内在结构引起的。这些结果表明,可以通过调整 NPs 的表面涂层和孵育条件来控制亲水性 NPs 上脂质冠的形成和组成。分子模拟表明,NPs 的表面电荷在 NPs 与两性离子和阴离子脂质的相互作用中起着至关重要的作用,这决定了 LS 双层在 NP 上的包裹。此外,电晕和大块 LS 之间脂质组成的差异是由 NPs 与脂质的亲和力和脂质的内在结构引起的。这些结果表明,可以通过调整 NPs 的表面涂层和孵育条件来控制亲水性 NPs 上脂质冠的形成和组成。分子模拟表明,NPs 的表面电荷在 NPs 与两性离子和阴离子脂质的相互作用中起着至关重要的作用,这决定了 LS 双层在 NP 上的包裹。此外,电晕和大块 LS 之间脂质组成的差异是由 NPs 与脂质的亲和力和脂质的内在结构引起的。这些结果表明,可以通过调整 NPs 的表面涂层和孵育条件来控制亲水性 NPs 上脂质冠的形成和组成。电晕和大块 LS 之间脂质组成的差异是由 NPs 与脂质的亲和力和脂质的内在结构引起的。这些结果表明,可以通过调整 NPs 的表面涂层和孵育条件来控制亲水性 NPs 上脂质冠的形成和组成。电晕和大块 LS 之间脂质组成的差异是由 NPs 与脂质的亲和力和脂质的内在结构引起的。这些结果表明,可以通过调整 NPs 的表面涂层和孵育条件来控制亲水性 NPs 上脂质冠的形成和组成。
更新日期:2022-09-26
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