由于蛋白质在生物流体中可自然吸附到纳米材料上，蛋白冠广泛存在于生物-纳米界面。除了纳米颗粒的坚固特性外，蛋白质冠壳的动力学在很大程度上通过改变界面特性来确定其化学特性。然而，软性冠状蛋白通常很复杂，而且变化很快。为了实时跟踪整个形成，南京大学朱俊杰、姜立萍和扬州大学马诚报道了一种基于Ru(bpy)33+与纳米颗粒表面相互作用的自调节电化学发光(ECL)显微镜。在将药物装载到纳米药物载体前后，在单个纳米颗粒“核”上原位观察到蛋白质冠数据的异质性。无标记、光学稳定和动态ECL显微镜最大限度地减少了由纳米颗粒尺寸和多分散性变化引起的误解。相关工作以“An In Situ Investigation of the Protein Corona
Formation Kinetics of Single Nanomedicine Carriers by Self-Regulated
Electrochemiluminescence Microscopy”为题发表在国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition上。要点1.作者首先选择了一种模型纳米药物载体—介孔二氧化硅纳米颗粒(MSN)，然后探索了其自我调节局部ECL强度的能力，揭示了其增强ECL的潜在机制。蛋白质吸附对MSNs ECL增强的调节能力，进一步研究单个MSNs的蛋白质冠形成动力学。要点2.通过比较不同复杂系统和不同纳米药物载体中蛋白质冠形成动力学，通过Ru(bpy)33+和多种蛋白质在不同载体表面的竞争吸附调节的ECL动力学曲线，证明了该技术的通用性和准确性。动力学参数很好地解释了复杂系统中蛋白质与各种纳米药物载体之间的相互作用。该工作为将单颗粒ECL与蛋白质冠研究相结合开发纳米医学开辟了前景。图1.（a）MSNs自我调节ECL的说明。不同的ECL反应路线，包括（b）催化路线、（c）氧化还原路线和（d）低氧化电位路线。（e，g）MSN和二氧化硅纳米颗粒(SN)的TEM，比例尺：50nm。（f，h）MSN和SN的ECL强度比(EIR)图，比例尺：10 μm。（i）SN和MSN之间EIR差异的统计分析。图2.（a）MSN，（b）MSN-COOH，（c）MSN-NH2的表面电荷和EIR图的图解。比例尺：10 μm。（d，f）MSNs和RuDSNs的ECL图像。（e，g）在与ECL图像相同的ROI中的MSNs和RuDSNs的PL图像。比例尺：10 μm。MSNs和RuDSNs的电解质是分别含有1 mM Ru(bpy)32+和0.1 mM DBAE的200 mM PBS(pH 7.0)和仅100 mM DBAE。图3.（a）裸MSNs(在PBS溶液中)，（b）在不完全DMEM培养基中孵育的MSNs，（c）在完全DMEM介质中孵育，（d）在BSA溶液(1.0 mg/mL)中孵育MSNs的EIR图。比例尺：10 μm。电解质是含有1 mM Ru(bpy)32+和0.1 mM DBAE的200 mM PBS(pH 7.0)。图4.（a）和（b）分别是当溶液在不存在和存在蛋白质的情况下流动时同——MSN的EIR随时间的变化。图5. 不同单个MSNs在（a）BSA蛋白溶液、（b）HGG蛋白溶液和（c）Tf蛋白溶液中的蛋白冠形成动力学曲线。不同单个ICGMSNs在（d）BSA蛋白溶液、（e）HGG蛋白溶液和（f）Tf蛋白溶液中的蛋白电晕形成动力学曲线。（g）各组内不同单粒子平衡离解常数(KD)的统计结果。（h）凝胶电泳以显示结合在MSNs和ICGMSNs表面的三种蛋白质的相对量。蛋白质通过1D-SDS-PAGE进行分离，并通过考马斯染色进行可视化。标记是预染色的彩色蛋白标记，从上到下代表MW的条带分别为130 kD、100 kD、70 kD、55 kD、45 kD和35 kD。图6. 不同单个MSNs在复杂溶液中的蛋白质电晕形成动力学曲线(a：DMEM培养基；b：胰蛋白酶-EDTA溶液）；不同单个颗粒在含有BSA的溶液(c：二氧化钛；d：氧化铝)中的蛋白质电晕形成动力学曲线。An In Situ Investigation of the Protein
Corona Formation Kinetics of Single Nanomedicine Carriers by Self-Regulated Electrochemiluminescence
Microscopy
Zejing
Xing, Xiaodan Gou, Li-Ping Jiang,* Jun-Jie Zhu,* Cheng Ma*DOI: https:///10.1002/anie.202308950
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