Синтез и характеристика амфифилических золотых наночастиц

Лиганд оболочки золотых наночастиц могут быть разработаны, чтобы показать несколько различных свойств, которые могут быть применены для решения проблем в биомедицине^1,2,3,4. Такая универсальность позволяет контролировать межмолекулярные взаимодействия между наночастицамии биомолекулами 5,^6,7. Гидрофобность и заряд играют решающую роль, а также другие параметры поверхности,которые влияют на то, как наночастицы взаимодействуют с биомолекулами 5,^8,9. Для настройки поверхностных свойств наночастиц выбор молекул тиолата, которые составляют оболочку лиганда, предлагает множество возможностей, в соответствии с испрашиваемыми характеристиками. Например, смесь молекул лиганд с гидрофобными игидрофильные (например, заряженные) конечные группы часто используются для генерации амфифильных наночастиц^10,11.

Один из ярких примеров этого типа наночастиц защищен смесью OT и MUS (в дальнейшем называется MUS:OT наночастиц), которые, как было показано, обладают многими соответствующими свойствами^12,13,14. Во-первых, с составом оболочки лиганда 66% MUS (далее 66:34 MUS:OT), коллоидная устойчивость наночастиц высока, достигая до 33% в весе в деионизированной воде, а также в фосфат-буферизированном соленом (1x, 4 мМ фосфат, 150 мМ NaCl)¹⁵. Более того, эти частицы не осаждается при относительно низких значениях рН: например, при рН 2,3 и при концентрации соли 1 M NaCl¹⁵эти наночастицы остаются коллоидно стабильными в течение нескольких месяцев. Stoichiometric соотношение между двумя молекулами на оболочке лиганда имеет важное значение, поскольку он диктует коллоидной стабильности в решениях с высокой ионной силой¹⁶.

Эти частицы были показаны, чтобы пройти клеточной мембраны без porating его, через энергонезависимый путь^1,12. Спонтанное слияние между этими частицами и липидными двуслойными слоями лежит в основе их диффузии через клеточные мембраны^17. Механизмом этого взаимодействия является минимизация контакта между гидрофобной областью поверхности, доступной для растворителя, и молекулами воды при слиянии с липидными двуслойками¹⁸. По сравнению с наночастицами all-MUS (наночастицы, имеющие только ЛИганду MUS на их оболочке), более высокая гидрофобность на смешанных наночастицах MUS:OT (например, при составе 66:34 MUS:OT) увеличивает пролет диаметра ядра, который может слиться с липидом двуслойные¹⁸. Различные организации самосборки оболочки лиганда коррелируют с различными режимами связывания 66:34 MUS:OT наночастиц с различными белками, такими как альбумин и убиквитин, по сравнению с частицами all-MUS¹⁹. Недавно было сообщено, что 66:34 MUS:OT наночастицы могут быть использованы в качестве широкого спектра спектра противовирусного агента, который необратимо разрушает вирусы из-за многовалентных электростатических связей MUS лигандов и нелокальных соединений OT лигандов для капсида белки¹⁴. Во всех этих случаях было установлено, что гидрофобное содержание, а также размер ядра наночастиц, определяет, как эти био-нано взаимодействия происходят. Эти разнообразные свойства MUS:OT наночастицы побудили многих исследований компьютерного моделирования, которые направлены на прояснение механизмов, лежащих в основе взаимодействия между частицами MUS:OT и различных биологических структур, таких как липидные дразнители²⁰.

Подготовка наночастиц MUS:OT-защищенных Au создает несколько проблем. Во-первых, заряженный лиганд (MUS) и гидрофобный лиганд (OT) недопустимы. Таким образом, растворимость наночастиц и лигандов должна быть учтена во время синтеза, а также при характеристике. Кроме того, чистота молекул MUS ligand, в частности, содержание неорганических солей в исходном материале – влияет на качество, воспроизводимость, а также на краткосрочную и долгосрочную коллоидную стабильность наночастиц.

Здесь описан подробный синтез и характеристика этого класса амфифилических золотых наночастиц, защищенных смесью MUS и OT. Сообщается, что протокол синтеза отрицательно заряженного лиганда MUS обеспечивает чистоту и, следовательно, воспроизводимость различных синтезов наночастиц. Затем подробно сообщается о процедуре генерации этих наночастиц, основанной на общем однофазном синтезе с последующим тщательным очищением. Различные необходимые методы характеристики^21,такие как TEM, UV-Vis, TGA и NMR, были объединены для получения всех необходимых параметров для любых дальнейших биологических экспериментов.