Nano gold&AuNRs-PEG YARE纳米金粒子PEG修饰制备方法介绍

2017-5-10 23:41:20      点击:

Nano gold&AuNRs-PEG YARE纳米金粒子PEG修饰制备方法介绍

纳米金粒子用于肿瘤热疗已经得到证实,常用的是经 PEG 修饰或是连接上特异识别癌细胞表面的抗体。PEG 可增加纳米金粒子的生物相容性和生物稳定性。由于在合成纳米金的过程中大量使用表面活性剂 CTAB 使得纳米金在血液中极不稳定,由于巯基聚乙二醇(SH-PEG)和纳米金可以较容易的合成 PEG-Gold nanoparticles PEG-Gold nanorods. 然而经 PEG 修饰后的金纳米粒子毒性大大地降低了,具体了良好的生物相容性,聚集作用也有所改善。与正常组织相比肿瘤组织内的血管具有高渗透性,故大分子及多聚物有限的渗入到肿瘤组织,并且由于肿瘤组织的淋巴管窄小,使其长时间的保存大分子,而正常组织会迅速的清理外来粒子。由于经 PEG 修饰后的纳米金增加了自身的通透性,使其在肿瘤组织中优先聚集。


同时可通过 PEG 的另一端修饰不同的活性基团,使 PEG-nanoparticles 可以用于特异性识别和杀死肿瘤细胞而不影响正细胞。比如叶酸,叶酸是杀死肿瘤细胞的靶向因子,利用叶酸分子与肿瘤细胞表面叶酸受体的高亲和力,同时也算受体介导的内吞作用解决了纳米载体不容易被肿瘤细胞提取的问题。并且 PEG 末端可根据所需选择 PEG 分子量和活性基团,如此更易于实现主动靶向。


球形纳米金(Gold Nanoparticles)的制备方法主要采用还原剂,如柠檬酸钠,硼氢化钠等还原氯金酸 HAuCl4▪4 H2O。氯金酸 HAuCl4▪4 H2O 在还原剂的作用下,可以聚合成一定大小的金纳米颗粒,形成带负电的疏水胶溶液。由于静电作用而成为稳定的胶体状态,故称胶体金(Colloidal gold)。


纳米金棒(Gold Nanorod)的制备方法主要有模板法、光化学法、电化学法、晶种生长法和无种子法。常用的是晶种生长法和无种子法。
晶种生长法:以 HAuCl4 为原料,NaBH4 为还原剂,还原 Au3+得到直径为 3-4nm 的金种子。以 Ag+为辅助离子,以十六烷基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,以抗坏血酸为弱还原剂,加入金种子溶液之后可以获得纳米棒,通过改变银离子的用量可以调控金纳米棒长径比为 2-5.


无种子法一步制备金纳米棒:温度 28-30,取 5 ml 0.2mol/L CTAB 加入到 5 ml 1mol/L HAuCl▪3 H2O 的水溶液中,搅拌中逐步加入 300μL4mol/LAgNO3, 用盐酸调控溶液的 PH 值,然后加入 70μL78.8mol/L AA, 溶液逐渐变为无色,停止搅拌;加入 15μL0.01mol/L NaBH4, 将溶液静置,通过调控反应中的 AgNO3、盐酸和 NaBH4 的量来调控金纳米棒的尺寸和在近红外处的吸收峰位置。反应完成后离心去掉游离的 CTAB, 用水清洗 3 次,分散在水中。


若将纳米金应用于生物医学领域,还需要对其表面进行修饰。例如制备纳米金棒的过程中需要用到高浓度的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)分子,这会对细胞和生物体产生很高的毒性,而且金纳米棒表面吸附的 CTAB 双分子层也影响纳米金棒与生物分子的偶联,常用巯基聚乙二醇(PEG-SH)对纳米金棒表面的 CTAB 分子进行置换,细胞实验验证了修饰后的纳米金棒生物相容性明显提高。


生物应用:
1.
金纳米粒子应用于毛细管电泳检测尿液中 8-OHdG


2. 金纳米粒子应用于蛋白质纤维染色的研究


3. 纳米金应用于肿瘤诊疗的研究进展(金纳米粒子是一种很好的靶向制剂,可以同时实现肿瘤被动靶向和主动靶向:有纳米粒径大小引起的高通透性和滞留效应(enhanced permeability and retention effect , EPR)可以实现肿瘤被动靶向,使纳米金载体在肿瘤组织选择性分布,以增加药效并减少系统副作用。此外,金纳米粒子进行表面修饰后,可利用靶向分子实现肿瘤的主动靶向,将药物或射线特异带到肿瘤部位,达到肿瘤靶向治疗的目的。纳米金团簇表面的边缘位点和顶部位点 4f 轨道的结合能相对较低, 这些位点形成的 Au-S 键的键能也相对较低, 容易发生离解, 这对 Au-MMPCs 的稳定性和配体交换有很大影响。Au-MPCs 具有粒径小和生物相容性好的优点, 用巯基或二硫化合物对 Au-MPCs 表面进行修饰, 形成具有生物活性的 Au-MMPCs, 这些生物活性 Au-MMPCs 同待转运物和细胞膜相互作用, 通过静电吸附和内吞作用可将转运物传送至细胞和细胞核内,靶向药物的传输和释放需要依靠 Au-MPCs 的作用。)


4. 纳米金生物探针及其应用(通过表面改性,让纳米金带正电,从而与带负电的蛋白质相结合,制成用于电子显微镜的金探针)


5. 纳米金在生物传感器中的应用(胶体金增强 DNA 生物传感器的检测灵敏度,纳米级的金颗粒标记在 DNA 分子上,可显着增加该分析分子的有效质量,从而增强质量敏感性。胶体金能提供一种类似于能保持蛋白质稳定性的环境,使吸附在其表面的蛋白质保持他们的生物活性,能增强乳酸生物传感器的检测灵敏度。用金纳米粒子修饰铂电极而制成的葡萄糖氧化酶(GOD)生物传感器,具有灵敏度高,速度快等优点。)


6. 纳米金在生物标记分析中的应用进展(金纳米粒子除具有一般纳米粒子的表面效应,量子尺寸效应外,同时具有良好的生物相容性。由于生物大分子和功能化同处于纳米维度当在相应的生物体系中加入功能化的纳米金颗粒使其具有定向吸附效应以及富集效应等。两者通过化学或物理吸附可制得既稳定又具有一定计量关系的生物/纳米复合材料。该复合材料又可以用来构建具有特殊功能的超分子结构体系,此外也可以作为检测探针用于研究复杂的生物化学体系。)


7. 金纳米粒子表现出对光的强烈吸收从而应用于肿瘤的光热治疗(以纳米金如纳米金球和纳米金棒为基础的激光辅热疗法,相较于之前的光吸收染料对肿瘤造成不可逆的热损伤而言,这种吸收截面比常规的光吸收染料大 4-5 个数量级,可是激光以最小的侵袭力达到理想的治疗效果。可通过调整纳米金的大小和尺寸使其吸收峰落在近红外区 700-1 100 nm,由于生物分子的生色团和水分子在这个光谱区域内不会有强吸收,较其他波段的激光对人体的伤害较小,而纳米金在这个区域内有强吸收,在红外的激发下,可将光转换为热并传递给周围的生物组织。)


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