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客户文章 | 在模拟生理环境中通过蛋白冠装饰的超顺磁性纳米粒子靶向电荷介导的癌细胞

 

前言

纳米技术在癌症诊断和治疗中以及生物医学功效各方面起着关键作用,本文由鹿明生物合作单位同济大学、青岛大学等多家科研院校共同合作发表在《ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES 》上的Electrical-Charge-Mediated Cancer Cell Targeting via Protein Corona-Decorated Superparamagnetic Nanoparticles in a Simulated Physiological Environment ,通过在模拟生理液体中对粒子表面蛋白冠对癌细胞靶向的影响进行了研究,为临床灵敏检测血液循环肿瘤细胞开辟了新途径,其中蛋白质组学技术在鉴定蛋白冠成分时发挥了重要作用,该技术已在各个研究领域中得到广泛应用。

 

基本信息

英文标题:Electrical-Charge-Mediated Cancer Cell Targeting via Protein Corona-Decorated Superparamagnetic Nanoparticles in a Simulated Physiological Environment 

中文标题:在模拟生理环境中通过蛋白冠装饰的超顺磁性纳米粒子靶向电荷介导的癌细胞

发表期刊:ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES      

影响因子:8.456                                     

鹿明生物提供服务:LC-MSMS(MPI技术)

 

研究背景

在基于纳米技术的癌症诊断和治疗中,纳米粒子(nanoparticle, NP)表面装饰通过生物大分子冠在生物医学功效各方面起关键作用。在化学合成中,NPs的结构和表面官能团被认为是关键的物质成分,随着NPs分散在生理介质(例如人血清)中并形成蛋白冠后情况发生了巨大变化。即NPs一旦分散在生物体液中就会通过在其表面吸附蛋白质而发生身份变化,使其与裸粒子相比变得“无法识别”。以这种方式,NPs的生化物理特性将严重改变,从而影响细胞靶向、体循环、纤维化、细胞摄取和生物相容性。转化的NPs,通过复杂的表面蛋白,包含一个新的聚类结构,称为“蛋白冠”。在纳米医学中,实际上是蛋白冠与生物系统(如细胞)相互作用。本文在模拟生理液体中对粒子表面蛋白冠对癌细胞靶向的影响进行了研究。

 

研究思路

图1 | 实验设计

 

结果分析

1. MNCs的合成及其形态和物理化学特性

图2 | 四种MNC合成途径示意图

 

具有不同表面电荷和官能团的磁性纳米复合材料(magnetic nanocomposites, MNCs)表现出相似的形状,尺寸和分散性(图3a-d)。它们中的大多数是形态上为球形的,TEM尺寸为120nm。多分散指数在这些颗粒中也是相似的(图3f),数量与尺寸统计曲线显示各种MNC尖峰,表明它们在水溶液中的良好分散性(图3g)。

图3 |官能化MNC颗粒的物理化学性质

 

2.特定孵育条件下不同表面结构MNC在HeLa和MCF-7细胞的结合效率

在4℃下持续5分钟,来自阳性MNC(+)的荧光强度远高于MNCs-EpCAM的荧光强度,表明静电结合更有效(图4e)。在37℃的孵育条件下60分钟,MCF-7细胞对于MNC和MNCs-EpCAM显示出相似信号(图4f),表明在升高的温度下延长时间,抗体-抗原反应变得更完全,从而改善了细胞结合效率。

图5 | FBS蛋白处理后MNC表面电荷的理化性质

 

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纳米医学的一个关键问题是对纳米生物界面行为的理解,特别是当纳米粒子不可避免地被生理液体中的蛋白吸附形成蛋白冠时。这项研究中,在模拟生理液体中对表面蛋白冠影响癌细胞靶向进行了研究。通过两种策略实现细胞靶向:(1)使用常规上皮细胞粘附分子抗体功能化的Fe3o4纳米颗粒;(2)使用裸露的带正电荷的磁性纳米颗粒,使其能够静电结合到带负电荷的癌细胞上。结果发现即使在4度下,细胞 - 颗粒静电结合也比免疫相互作用更快,反应动力学更快。通过在模拟生理系统中使用,两种类型的纳米颗粒都会吸附产生蛋白冠。由蛋白冠装饰,带电粒子保持与癌细胞的强静电相互作用,即使在粒子zeta电位从正到负转变时也是如此。本文研究为临床灵敏检测血液循环肿瘤细胞开辟了新途径,其中蛋白质组学技术在鉴定蛋白冠成分时发挥了重要作用,该技术已在各个研究领域中得到广泛应用。

 

鹿明生物LC-MS/MS蛋白鉴定(MPI技术)简介

MPI( Mass spectrometry-dependent Protein Identify )技术以质谱技术为核心,通过自下而上的蛋白质组学(Bottom-up proteomics )方法鉴定样本中的蛋白质种类。该技术集样品特殊处理、质谱鉴定和数据分析于一体,具有高通量、高灵敏度的特点,是当前大规模蛋白质研究的主要技术。

 

 

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培训时间:2019年8月22-23日

 

主办单位:上海鹿明生物 · 易明学院

 

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