第一作者：Elizabeth M. Higbee-Dempsey
通讯作者：Andrew Tsourkas
通讯单位：University of Pennsylvania
研究内容：
在许多临床应用中，金是一种非常有用的纳米材料，但其糟糕的生物降解性可能会损害长期的生理清除。大的金纳米颗粒(10-200纳米)，如长血液循环时间和明显肿瘤定位所需的，往往很少或没有溶解和排泄。这可以通过在较大的实体中加入小的金颗粒来改善，但由于金的不完全分散，消除仍可能拖延。本研究描述了一种新型的金纳米颗粒配方，能够环境触发分解。超小的金纳米颗粒被硫代右旋糖酐包裹，并通过右旋糖酐的直接共价修饰安装疏水缩醛基团。这种疏水的表面可以使金紧密地堆积在150纳米的聚合物胶束中。在酸性环境下，缩醛基团被裂解，金纳米粒子变得高度溶于水，导致胶束的不稳定。在24 h内，超小的水溶性金颗粒从胶束中释放出来，并容易分散。在培养的巨噬细胞中成像了胶束降解和金纳米颗粒分散，胶束处理的小鼠显示出金的渐进性生理清除，三个月后肝脏中金的清除率达85%。这些粒子提出了一种新的纳米材料配方，并解决了临床转化金纳米粒子的一个关键的未解决的障碍。
要点一：
要点二：
文章示意图
图1：在酸性环境中，乙醛葡聚糖Au NPs从胶束中分散的示意图。超小金颗粒被疏水敏感聚合物，醋酸右旋糖酐;暴露在低pH的环境中，这种疏水涂层变成亲水的。包覆这些材料的聚合物胶束在标准的生理pH值下是稳定的，但会在溶酶体中分离，使可溶性AuNPs分散。
图2：AcetalDextran-AuNPs的合成。(A)以对巯基苯甲酸(pMBA)为盖帽配体，合成了超小亲水性金纳米粒子(AuNPs);颗粒的平均芯径为1.7 ~ 0.5 nm (SEM)。插图显示了干燥颗粒的TEM图像。(B)右旋糖酐(5 kDa)与3,3 -二硫代二肼(丙二肼)结合，合成末端硫醇基团。(C)通过配体交换将硫代葡聚糖包裹pMBA-AuNPs，得到葡聚糖- AuNPs。(D)用缩醛基团共价修饰葡聚糖- AuNPS，得到乙醛葡聚糖- AuNPs。(E)水溶性葡聚糖- AuNPs vs氯仿可溶性乙醛葡聚糖- AuNPs的论证。
图3: pH值7.4 (PBS)， pH值6.8 (PBS)，或pH值5.0 (0.3 M醋酸酯)孵育的粒子的pH依赖性溶解度。(A)将乙醛葡聚糖-AuNPs(ADAs)悬浮在缓冲液中(按干颗粒重量计算为1.5 mg mL-1)，并在37℃恒定搅拌下共孵育24小时。(B)除去ADAs等量物，在750 nm处测量吸光度; (C, D) ADAs或乙醛葡聚糖-AuNPs胶束(ADAMs)悬浮在血清中(0.04 mg mL-1 by Au, 1 mL)，在37℃恒定搅拌下共孵育24 h。颗粒在16000g离心10分钟;每个时间点都准备了单独的试管。(E) ADAMs悬浮在缓冲液中(pH 7.4，紫色线;pH值5.0，蓝线)和水动力直径的测定由动态光散射。(F, G) ADAMs在pH为5.0的缓冲液中悬浮数秒或24小时的代表性电子显微镜图像。将颗粒在水中稀释以降低盐浓度，然后在网格上干燥以进行成像。比例= 100nm。
图4：乙醛葡聚糖- AuNPs胶束的形成与表征。(A)将乙醛葡聚糖- AuNPs和PEG-PCL溶于甲苯，悬浮于水中形成乳液，驱动乙醛葡聚糖- AuNPs胶束自组装。(B)通过动态光散射测定胶束的流体力学直径。水动力峰平均直径为146 nm。(C)通过低温透射电镜和标准透射电镜对水中的胶束进行电子显微镜成像。(D)胶束在PBS中4℃下的流体力学直径，在悬浮液后立即记录，以及在1小时、1天、3天、5天和7天(三次测量的平均值，SEM)。第7天，将样品在水中稀释10倍以降低盐浓度，然后用TEM成像(插图)。
图5：乙醛葡聚糖- AuNPs胶束(ADAMs)在细胞培养中的应用。(A) ADAMs与HepG2人肝细胞不同浓度(以每mL细胞培养液μg Au表示)孵育24 h，采用MTT法检测细胞毒性。计算细胞存活率%与培养基对照相比。(B, C) ADAMs或对照胶束(C12 - AuNPs-胶束)与RAW 264.7小鼠巨噬细胞以10 μg Au / mL孵育24小时。细胞固定并通过电镜成像。每个条件显示单个单元格，左边是展开的图像。
图6：ADAMs的体内药代动力学和生物分布。小鼠每kg体重静脉注射金100 mg，并于注射后不同时间点采集样品(n = 3只小鼠/时间点，以平均SEM表示)。(A)血样采用ICP-OES法测定金含量;利用MATLAB软件进行曲线拟合。(B)组织和液体样品采用ICP-OES法测定金含量(n = 3只小鼠/时间点，以平均扫描电镜表示)。请注意，粪便和尿液值代表安乐死当天采集的样本，而不代表时间点之间的累积排泄物。(C)注射后24 h收集尿液，以1:1纯水稀释，电镜成像。
图7：每公斤体重注射100毫克金后乙醛葡聚糖-AuNPs胶束的安全性分析(A)小鼠体重随时间变化百分比，归一化至注射前体重。(B)注射后不同时间血清丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶和碱性磷酸酶的测定。灰色阴影代表健康小鼠的标准临床范围。N =每组3只小鼠，标准差。(E)注射后不同时间点小鼠器官组织的代表性组织学图像。组织石蜡包埋，并用H&E染色。
参考文献
Higbee-Dempsey, E. M.; Amirshaghaghi, A.; Case, M. J.; Bouche, M.; Kim, J.; Cormode, D. P.; Tsourkas, A., Biodegradable Gold Nanoclusters with Improved Excretion Due to pH-Triggered Hydrophobic-to-Hydrophilic Transition. J Am Chem Soc 2020, 142 (17), 7783-7794.
