金纳米颗粒

金纳米颗粒的医疗用途

最近，科学家的注意力转向金纳米颗粒用于医疗的可能性。鉴于金纳米颗粒光电特性易被修饰等特点，其可用于细胞检测、基因调节药物合成、药物运输、光化学治疗等方面。

一、柠檬酸盐金纳米颗粒

结合方式：可与球形金纳米颗粒结合成直径5-250nm颗粒

细胞摄取机制：负电性的柠檬酸盐金纳米颗粒可与正电性的转运蛋白结合，通过网格蛋白介导的内吞作用被细胞摄取。影响因素：颗粒大小及形状（实验表明，50nm摄取最多）。

作用：增加细胞对其吸附分子的摄取量，改变细胞定位，影响细胞应答等。缺点：易被细胞内环境导致的聚合反应影响，且不易操作。

二、胺类：

结合方式：胺末端连接的烷硫醇层+金纳米颗粒构成1-3nm单分散金纳米颗粒

用途：1、基因转染：正电性的胺连接纳米颗粒与负电性的核酸结合，可向细胞内输送核酸。

2、药物输送：HIV拮抗剂衍生物+金纳米颗粒感染细胞，对于沉默滤过性病毒的产生有影响。向细胞内输送吸附的核酸药物。胺硫醇（含对光敏感的苯基酯）通过紫外照射可产生单个负电性的核苷酸和正电性的烷基胺

三、寡核苷酸

结合方式：烷硫醇末端连接的寡核苷酸（15nm)+柠檬酸盐金纳米颗粒(约250个）发生取代反应金纳米颗粒与硫醇形成共价键

细胞摄取机制：与培养基中蛋白结合导致正电性增加，颗粒变大，增强了细胞的识别和摄取几率，因而其能大量被摄取入细胞内，远远多于柠檬酸盐金纳米颗粒。影响因素：表面DNA 密度（多18pmol/cm2,多摄取一百万个）

特性：与细胞内补核苷酸结合能力强，易于细胞内定位（金纳米颗粒表面DNA浓度高）、能抵抗细胞内酶（DNase1）降解（空间效应、表面离子多（Na+)阻碍酶活性）

用途：1、药物输送:反义核苷酸、SIRNA、RNAi（干扰mRNA活性）优点：稳定性（亲附能力强）、毒性小更好地发挥作用。2、细胞内检测：可与癌细胞产生的特殊分子CCRF-CEM结合使光谱红移、DNA金纳米颗粒不易被降解（荧光标记）可与细胞内特殊分子结合易于检测。

四、肽

结合方式：寡肽序列（含有赖氨酸、精氨酸等正电基团，来源于ＨＴＶＴａｔ蛋白、整联蛋白结构域）例如核定位序列+金纳米颗粒

细胞核摄取机制：正电的氨基酸基团＋核输入蛋白可使颗粒进入细胞核内

特性：还可以与多种分子如外源蛋白和一些特殊集团结合使其入核发挥效应

用途：１ＤＮＡ连接金胶体（导入外源基因）

２、减小药物用量及毒性：肽连接的ＡＵＮＰｓ＋顺铂（可与羧酸结合成酰胺键）直接与细胞内的寡核苷酸作用，大大提高了药物的效能

五、抗体

结合方式：抗体可通过疏水建或者静电作用结合Ｎ－氨基琥珀酰亚胺＋寡核苷酸金纳米颗粒结合到寡核苷酸上的抗体也可与其互补的DNA金纳米颗粒杂交

用途：1、抗体与癌蛋白结合可以检测癌细胞例：将抗体接种到癌细胞上皮生长因子受体和正常细胞上皮因子受体上发现抗体结合在癌细胞上的数目是正常细胞的六倍可以用来检测癌细胞2、光学治疗：抗体和金纳米颗粒连接成的纳米壳包裹在癌细胞表面，光照细胞吸收大量热可导致细胞死亡

六、脂质

合成方式：AUNPs表面吸收蛋白和脂质合成不同大小形状的高密度脂蛋白

用途：测HDL与胆固醇结合系数（亲和度）结合密度可以作为检测动脉粥样硬化指标七、展望

金胶体与细胞在分子水平上的相互作用机制仍不清楚，用于研究和医疗应用的规范设计仍需进一步研究。下阶段我们将讨论这个领域新出现的挑战并使其更好的用于治疗。

１、进入细胞的机制

金胶体表面的化学基团、电荷及其大小的不同也会使其进入细胞的方式有所不同。替代反应可以调节金纳米颗粒被细胞摄取的能力。例如金胶体与正电性的胺或肽连接后，可与细胞表面负电性的基团结合，从而进入细胞。金纳米颗粒与抗体或输入信号分子连接后，其可与特定细胞表面抗原结合，从而介导其进入细胞内。确定细胞表面可以与负电性的金胶体反应的蛋白仍然是一个难题。

２、靶点：

金纳米颗粒可以使一些特殊物质进入细胞，如多价药物和反义因子。这些物质可以控制细胞功能，调节基因表达，也可以检测细胞内分析物。而面临的问题是如何使携带药物的金纳米颗粒进入特定的组织细胞中去发挥效应。靶点输送的战略包括使用抗体、适体、肽、配合物等。靶点输送的金纳米颗粒必须同时具备多种功能。如他可使抗体与特定细胞表面的受体结合但又不影响金胶体进入细胞等特性或者其携带药物的浓度。多价金纳米颗粒正在研究当中。

３、毒性：

金纳米颗粒的毒性由其表面配体的化学组成决定。尽管开始金纳米颗粒与CTAB（溴花十六烷基三甲铵）结合被认为是有毒性的（CTAB有毒性），但后来研究发现他可以定位在细胞的特定位置不与下游毒性分子反应，其毒性大大降低。还有研究表明，胺连接的金纳米颗粒在连接上羧酸基团后没有毒性。柠檬酸盐包裹的金纳米颗粒可以减慢表皮成纤维细胞的增殖扩散，作者推测肌动蛋白受到的压力可能是主要原因。还有研究也表明柠檬酸盐包裹的金纳米颗粒会导致氧化性损伤从而影响细胞增殖。尽管剧烈的毒性效应没有被发现，但其毒性仍待研究。Halas将PEG覆盖的金纳米颗粒注射到患肿瘤的小鼠体内，检测其光辐射效能发现用光治疗后小鼠的肿瘤脱落并健康存活超过90天，也说明金纳米颗粒在体内的低毒性。从尾巴上的静脉注射连有CTAB的金纳米颗粒很快被血液清除。另一个研究表明金纳米颗粒在72小时后在肝内聚集。然而倘若表面连接的是PEG，72小时后很少的颗粒在肝内聚集，大部分被清除出去了。

其毒性还取决于大小。研究表明，1.4nm直径的金纳米颗粒的毒性较大而15nm直径的没有毒性。40-50nm金纳米颗粒对于细胞内信号传导影响最大。

目前，正在研究金纳米颗粒引起的生物学反应，主要是免疫反应。研究发现，与类似的ＤＮＡ分子相比在注入ＤＮＡ连接的金纳米颗粒后很少的干扰素产生。多价ＤＮＡ连接的金纳米颗粒在细胞培养及分析检测中已发挥实效，现在在动物体内的实验为以后的临床治疗奠定基础。

４、总结：

尽管金纳米颗粒已经研究了一个世纪，但是将它作为一个可以被活细胞摄取并发挥作用的分子却才刚开始研究。金纳米颗粒的成分，表面衍生物，电荷，大小和形状都对其性质有很大影响。正是由于这些特性使其可以与细胞相互作用。按与其相连的配体种类又分为柠檬酸盐、寡核苷酸、抗体、肽、脂类连接额金纳米颗粒等等。关于金纳米颗粒的毒性，主要取决于其表面基团与细胞内下游分子的相互作用。我们建议做实验来总结归纳，而不是按传统的观念考量。金纳米颗粒的研究与使用仍然是一个热点。且他在化学、工程学、临床医学、生物学、