Synthese en karakterisering van amphiphilic goud nanodeeltjes

De ligand schelp van goud nanodeeltjes kan worden ontworpen om verschillende eigenschappen die kunnen worden toegepast op de uitdagingen in de biogeneeskunde^1,2,3,4vertonen. Deze veelzijdigheid zorgt voor de controle van de intermoleculaire interacties tussen nanodeeltjes en biomoleculen^5,6,7. Hydrophobicity en charge spelen een doorslaggevende rol, evenals andere oppervlakte parameters die invloed hebben op hoe nanodeeltjes interageren met biomoleculen^5,8,9. Om de oppervlakte-eigenschappen van de nanodeeltjes af te stemmen, biedt de keuze van natriumthiolaat moleculen die het ligand-reservoir uitmaken, een groot aantal mogelijkheden, volgens de gezochte eigenschappen. Bijvoorbeeld, wordt een mengsel van ligand molecules met hydrofobe en hydrofiele (b.v., geladen) eindgroepen vaak gebruikt om amphiphilic nanodeeltjes^10,11te produceren.

Een prominent voorbeeld van dit type van nanodeeltjes wordt beschermd door een mengsel van OT en mus (hierna te noemen Mus: OT nanodeeltjes) dat is aangetoond dat veel relevante eigenschappen^12,13,14bezitten. Eerste, met een ligand shell samenstelling van 66% MUS (hierna 66:34 MUS: OT), de colloïdale stabiliteit van de nanodeeltjes is hoog, het bereiken van tot 33% in gewicht in deioniseerde water, evenals in fosfaat-gebufferde zoutoplossing (1x, 4 mM fosfaat, 150 mM NaCl)¹⁵. Bovendien storten deze deeltjes niet bij relatief lage pH-waarden: bijvoorbeeld bij pH 2,3 en met zoutconcentraties van 1 M NaCl¹⁵, blijven deze nanodeeltjes gedurende maanden colloïdaal stabiel. De stoichiometrische verhouding tussen de twee moleculen op de ligand shell is belangrijk omdat het de colloïdale stabiliteit in oplossingen met een hoge Ionische sterkte¹⁶dicteert.

Deze deeltjes zijn getoond om het celmembraan te doorkruisen zonder het te porating, via een energie-onafhankelijke weg^1,12. De spontane fusie tussen deze deeltjes en lipide bilayers ligt ten grondslag aan hun vluchtigheid door celmembranen¹⁷. Het mechanisme achter deze interactie is de minimalisering van contact tussen een hydrofobe oplosbaar-toegankelijke oppervlakte en water molecules op fusie met lipide bilayers¹⁸. Vergeleken met alle-MUS nanodeeltjes (nanodeeltjes met alleen de MUS ligand op hun schelp), de hogere hydrophobicity op gemengde MUS: OT nanodeeltjes (bijvoorbeeld, op een 66:34 MUS: OT samenstelling) verhoogt de spanwijdte van de kerndiameter die kan fuseren met lipide bilayers¹⁸. Verschillende zelf-assemblage organisaties van de ligand shell correleren met verschillende bindende modi van 66:34 MUS: OT nanodeeltjes met verschillende eiwitten, zoals albumine en ubiquitin, in vergelijking met alle-MUS deeltjes¹⁹. Onlangs is gemeld dat 66:34 MUS: OT nanodeeltjes kunnen worden gebruikt als een breed-spectrum antivirale middel dat onherroepelijk vernietigt de virussen als gevolg van multivalente elektrostatische bindingen van MUS liganden en niet-lokale koppelingen van OT liganden om capside proteïnen¹⁴. In al deze gevallen is gebleken dat de hydrofobe inhoud, evenals de kern grootte van de nanodeeltjes, bepaalt hoe deze bio-nano interacties plaatsvinden. Deze diverse eigenschappen van MUS: OT nanodeeltjes hebben gevraagd veel computersimulatie studies die gericht zijn op de mechanismen ter ondersteuning van de interacties tussen MUS: OT deeltjes en diverse biologische structuren zoals lipide bilayers²⁰te verduidelijken.

De voorbereiding van MUS: OT-beschermde au nanodeeltjes vormt een paar uitdagingen. Ten eerste, de geladen ligand (MUS) en de hydrofobe ligand (OT) zijn onmengbare. Zo moet de oplosbaarheid van de nanodeeltjes en van de liganden rekening worden gehouden in de gehele synthese, evenals tijdens de karakterisering. Bovendien, de zuiverheid van de MUS ligand moleculen-in het bijzonder, de inhoud van anorganische zouten in het uitgangsmateriaal-invloeden van de kwaliteit, reproduceerbaarheid, evenals de korte en lange termijn colloïdale stabiliteit van de nanodeeltjes.

Hier, een gedetailleerde synthese en karakterisering van deze klasse van amphiphilic goud nanodeeltjes beschermd door een mengsel van MUS en OT worden geschetst. Een protocol voor de synthese van het negatief geladen MUS ligand wordt gerapporteerd om de zuiverheid en, vandaar, de reproduceerbaarheid van verschillende nanodeeltjes synthesen te verzekeren. Vervolgens wordt de procedure voor het genereren van deze nanodeeltjes, gebaseerd op een gemeenschappelijke synthese in één fase, gevolgd door een grondige reiniging, uitvoerig gerapporteerd. Diverse noodzakelijke karakterisering technieken²¹, zoals tem, UV-VIS, TGA, en NMR, zijn gecombineerd om alle noodzakelijke parameters voor verdere biologische experimenten te verkrijgen.