邹胜;李军波;梁莉娟;蒋君婷;吴文澜
【摘 要】针对金纳米粒子(GNPs)在体内吸附蛋白质从而引起生物相容性的问题,通过两性离子聚合物表面修饰来提高金纳米粒子的抗蛋白吸附性能.通过可逆加成断裂链转移聚合(RAFT)制备了聚磺酸甜菜碱(PSBMA),并利用巯基与金之间的强耦合作用获得了PSBMA修饰的金纳米粒子PSBMA-@-GNPs.利用UV-vis光谱、动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)证实了PSBMA-@-GNPs的核-壳纳米结构.以牛血清白蛋白(BSA)为蛋白模型,对比了GNPs、PEG-@-GNPs和PSBMA-@-GNPs对BSA的吸附性能.研究结果表明:由于表面PSBMA特殊的聚合物长链和两性离子结构,大大降低了GNPs的蛋白吸附. 【期刊名称】《河南科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2018(039)006
【总页数】5页(P95-99)
上海压铸机厂
中国胶粘剂工业协会【关键词】清华首次亚洲登顶聚磺酸甜菜碱;金纳米粒子;牛血清白蛋白;抗蛋白吸附
【作 者】邹胜;李军波;梁莉娟;蒋君婷;吴文澜
【作者单位】河南科技大学 化工与制药学院,河南 洛阳 471023;河南科技大学 化工与制药学院,河南 洛阳 471023;河南科技大学 化工与制药学院,河南 洛阳 471023;河南科技大学 化工与制药学院,河南 洛阳 471023;河南科技大学 化工与制药学院,河南 洛阳 471023
【正文语种】中 文
【中图分类】O6
0 引言
纳米金作为贵金属无机纳米粒子载体中常见的一种，由于具有可控的尺寸和形态、大的比表面积、优良的生物相容性、化学惰性、可供修饰的表面以及特殊的光学性能等优良性质[1-2]，被广泛应用于药物载体、生物成像与癌症等领域。然而，纳米金在体内应用时表面容易吸附蛋白质，导致纳米颗粒聚集和免疫响应等。例如，应用于药物载体时，纳米颗粒在体内不稳定，发生聚集，并进一步被网状内皮系统或单核吞噬系统识别，从而在体内的循环时间变短，降低了金纳米粒子(gold nanoparticles,GNPs)载体到达病灶的概率。
聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)是一种具有良好生物相容性的中性亲水聚合物，作为纳米粒子抗蛋白界面材料被广泛研究[3-5]。然而，PEG在体内容易发生氧化而分解[6]，这限制了PEG的实际应用，由此引发了科研人员对新型生物相容性材料的探索。
两性离子聚合物是一类同时带有阴、阳离子基团的聚合物。目前，抗蛋白吸附方面研究较多的两性离子聚合物包括聚磷酸胆碱(poly-phosphorylcholine,PC)、聚磺酸甜菜碱(poly-sulfonate betaine methaerylate,PSBMA)和聚羧酸甜菜碱(polycarboxylate betaine methaerylate,PCBMA)等，这些两性离子聚合物均具有优良的抗蛋白吸附性能[7]，例如，细胞膜仿生的磷酸胆碱分子具有极好的生物相容性和生物抗污性。文献[8]合成了十一烷基磷酸胆碱的二硫化物(bis(11-aminoethylphosphorylundecyl)disulfide,DSPE)，将DSPE用于合成和修饰银纳米颗粒，并用细胞实验证明PC修饰的银纳米颗粒具有良好的生物相容性。文献[7]将多巴胺(3,4-dihydroxy-L-phenylalanine,DOPA)与单体羧基甜菜碱甲基丙烯酸甲酯(carboxybetaine methacrylate,CBMA)共聚，得到多巴胺封端的聚合物DOPA-pCBMA(DPC)，将DPC接枝到硅微环谐振生物传感器上。通过共聚物上的羧基与抗体上的氨基反应将抗体固定到传感器上，可显著提高传感器的抗蛋白吸附性能和酶联免疫吸附灵敏度。聚磺酸甜菜碱是一类重要的两性离子聚合物，具有极强的亲水性、良好的热稳定性
和化学稳定性等优势[7]，通过氢键水化及静电作用在表面形成水合层，对蛋白质等污染物形成强烈的位阻效应，可以提高聚合物表面的抗污染能力[9]。将PSBMA接枝于聚砜(polysulfone,PSU)表面得到共聚物PSU-g-SBMA，以静态蛋白吸附来表征膜的静态抗污染性能,结果表明PSU-g-SBMA共混改性可有效提高PSU膜的亲水性和抗污染能力[10]。与PC和PCBMA相比，PSBMA具有合成简单、成本低廉等优势。聚磺酸甜菜碱良好的化学稳定性避免了PEG在体内的氧化现象。
mediaringtalk由于GNPs需要多重表面修饰和聚合过程，其高的表面自由能易造成粒子聚集，因此，寻一种简单的方法，获得高抗蛋白吸附GNPs粒子体系具有重要的应用价值。本文通过可逆加成断裂链转移聚合(reversible addition fragmentation chain transfer polymerization,RAFT)制备PSBMA，并利用“表面接枝”[11]的策略将其接枝于柠檬酸钠还原的GNPs表面，制备了PSBMA修饰的金纳米粒子体系(PSBMA-@-GNPS)。对比了GNPs、PEG-@-GNPs和PSBMA-@-GNPs对牛血清白蛋白(bovine serum albumin，BSA)的吸附性能，获得一种高抗蛋白吸附纳米粒子的有效方法。
1 试验
1.1 试剂与仪器
变动费用核磁共振氢谱采用美国Varian公司UNITY-plus400型核磁共振仪测定，凝胶渗透谱图(gel permeation chromatography,GPC)采用美国Waters公司E2695型凝胶渗透谱测定，UV-vis光谱采用日本岛津仪器厂UV-2501型紫外-可见分光光度计测定，粒子粒径采用美国Brookhaven公司I-200SM型动态光散射测定，PSBMA-@-GNPs的形貌采用日本电子公司JEM-2100型高分辨率透射电镜测定，荧光图谱采用上海棱光有限公司F96PRO型荧光分光光度计测定。
[2-(2-甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵(C13H13NO2S2)购于ALDRICH化学试剂公司；4-氰基-4-(硫代苯甲酰)丁酸(C11H21NO5S)购于阿拉丁试剂公司；N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、偶氮二异(AIBN)购于天津市风船化学试剂有限公司；柠檬酸钠、氯金酸(HAuCl4.4H2O)购于国药集团化学试剂有限公司，上述试剂均为分析纯。BSA购于北京索莱宝科技有限公司。其他试剂均为分析纯，如无特殊说明，均不做特殊处理。
1.2 PSBMA的制备
用RAFT合成PSBMA。将磺酸甜菜碱(2.79 g，10 mmol)，AIBN(3.30 mg，0.02 mmol),4-氰基-4-(硫代苯甲酰)丁酸(2.79 g，0.1 mmol)置于反应瓶中，加DMF水溶液(V(DMF)∶V(H2O)=5∶1) 溶解后，将反应物在-20 ℃下抽真空30 min,冷冻-真空-解冻4次循环后，将反应瓶置于恒温70 ℃水浴中搅拌反应。反应结束，立即用液氮冷冻终止反应。将反应物置于截留相对分子量为2 000的透析袋透析，除去未反应完的磺酸甜菜碱和AIBN，冷冻干燥，得到粉红粉末。
1.3 GNPs的制备
医院阻尼器采用柠檬酸盐还原法制备GNPs[12]。用氯金酸作为金源，柠檬酸钠作为还原剂，在沸腾的水溶液中，通过控制氯金酸与柠檬酸钠加入的比例来调控GNPs的尺寸大小。将制备好的GNPs溶液用0.22 μm的微孔滤膜抽滤备用。
1.4 PSBMA-@-GNPs的制备
首先，将0.1 g PSBMA溶解于0.1 mol/L的硼氢化钠溶液中，室温搅拌过夜，将PSBMA的双硫酯键还原成巯基；然后，将50 mL GNPs溶液与PSBMA溶液混合，室温下搅拌1 d后，
在转速为12 000 r/min条件下离心10 min；最后，将沉积物用蒸馏水洗涤，以除去未接枝的PSBMA等杂质，离心与洗涤交替进行，重复3次后，得到PSBMA-@-GNPs复合溶液。
1.5 PEG-@-GNPs的制备
首先，将0.05 g含有巯基的聚乙二醇溶解于50 mL GNPs溶液中，室温下搅拌1 d后,在转速为12 000 r/min条件下离心10 min；然后，将沉积物用蒸馏水洗涤，以除去未接枝的聚乙二醇等杂质，离心与洗涤交替进行，重复3次，得到PEG-@-GNPs复合溶液。
2 结果与讨论
2.1 PSBMA-@-GNP的分析
图1为PSBMA的1H核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)图谱。由图1可知：1H NMR(400 MHz,D2O)中,δ 4.45(2H-e),δ 3.76(2H-f),δ 3.60(2H-g),δ 3.20(6H-a),δ 2.95(2H-b),δ 2.25(2H-c),δ 1.95(2H-d),δ 0.85～1.20(3H-h)。除了以上PSBMA的特征峰外，在峰位移δ为7.45～7.93处发现了苯环的特征峰，可证实PSBMA是由RAFT聚合获得的。通过e与i积分的峰面积之比获得聚合物重复单元数为13，相对分子量为4 090。PSBMA的13C NMR
结果如下：13C NMR(101 MHz,D2O),δ 177.50(COOH:C),δ 63.32(CH2—N+:C),δ 62.13(N+—CH2:C),δ 59.12(COOH—CH2:C),δ 51.44(N+—CH3:C),δ 23.90(SO3—CH2—CH2:C),δ 18.44(SO3—CH2:C)。图2为PSBMA的GPC图谱。由图2可知：聚合物相对分子量的分散系数为1.21。
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