2022年9月14日，我室分子互作平台王静副主任技师与合作者在国际学术期刊Nature Communications发表了题为“In situ Analysis of Nanoparticle Soft Corona and Dynamic Evolution”的研究工作。    

     

     

     

在纳米颗粒/纳米药物与生物体作用过程中，生物微环境的蛋白质将通过与纳米颗粒表面作用及蛋白质-蛋白质作用，形成多层“纳米蛋白冠”。在纳米颗粒表面，具有高亲和力和慢解离速率的蛋白会形成“硬蛋白冠”，而具有低亲和力和快解离速率的蛋白则形成“软蛋白冠”。多层蛋白冠尤其是外层软蛋白冠直接参与调控纳米颗粒跨屏障过程、体内生物识别、输运与代谢及生物学效应，因此多层蛋白冠的结构与成分分析非常关键。    

离心分离法常用于研究硬蛋白冠组分，该方法需经过反复高速离心和连续洗脱，难以获得表面的软蛋白冠。目前仍然缺乏分析软蛋白冠结构和组分的普适方法，制约了软蛋白冠及其生物效应研究。如何动态地表征蛋白冠的形成与演化过程以及如何原位表征多层蛋白冠和软蛋白冠的组成和结构，一直是纳米生物医学研究面临的重大方法学挑战之一。    

     

     

图. 纳米颗粒表面多层蛋白冠原位分析方法与传统分析方法的区别：（A）传统离心法；（B）该研究基于生物膜干涉分析仪器开发的多层蛋白冠原位、动态分析方法。    

     

在前期工作的基础上，研究团队应用生物膜干涉技术与生物质谱等技术，建立了纳米颗粒表面多层蛋白冠的原位、动态分析方法。该方法可实时监测蛋白冠的形成、交换和解离过程，通过原位、快速地洗脱多层蛋白冠的组分，实现了软、硬蛋白冠的高效分离、鉴定及时间分辨的动态研究，突破了软蛋白冠分析的技术瓶颈。基于此方法，发现纳米颗粒表面配体手性影响软、硬蛋白冠的组分进而产生不同的血液清除速率，即D-型比L-型纳米颗粒的软蛋白冠富集更多的调理素蛋白，导致D-型纳米颗粒血液循环时间更短、网状内皮系统清除更快。该原位分析方法还适用于超小、低密度纳米颗粒及软物质的表面蛋白冠研究。该研究提出的多层蛋白冠的分析新策略将为探究纳米颗粒与生物体相互作用，以及纳米药物的理性设计提供创新分析方法。    

北京大学药学院天然药物及仿生药物国家重点实验室王静副主任技师、中国科学院大学Baimanov Didar博士后为该论文共同第一作者，国家纳米科学中心陈春英研究员、中国科学院高能物理研究所王黎明副研究员、中国科学院大学温州研究院周云龙研究员为通讯作者。天然药物及仿生药物国家重点实验室质谱平台师晓萌和张晓辉老师在研究中提供了大力支持。该工作得到了国家重点研发计划、中国科学院战略性先导专项、国家自然科学基金、天然药物及仿生药物国家重点实验室开放基金等项目资助。    

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-33044-y    

     

【作　者　简　介】    

             

     

王静，副主任技师，2016年7月在中科院国家纳米科学中心获得博士学位，2016年8月起在北京大学药学院天然药物及仿生药物国家重点实验室大型仪器平台工作，负责生物分子相互作用研究平台的建设管理、测试服务和新方法新体系开发。工作以来，利用生物分子相互作用仪器为100多个课题组/企业提供技术支持，帮助课题组在Nat. Biomed. Eng., Cell Res., Nat. Commum., Signal Transduct. Target Ther., Nano Today, Adv. Sci., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等国际高水平期刊上发表多篇论文。近年来以第一/共一作者在Nat. Commum., Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Theranostics, Anal. Chem.等国际著名期刊上发表科研论文10余篇。主持1项国家自然科学基金面上项目和1项国家自然科学基金青年项目，申请发明专利2项。    

     

（编辑：宋书香）