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在再生医学等领域，细胞、组织冷冻保存面临诸多难题，如常用冷冻保护剂（CPA）有毒性等。研究人员开展金纳米粒子（AuNPs）与抗冻蛋白 III（AFPIII）共轭物用于细胞冷冻保存研究。结果显示，共价结合的 BSPPAuNPs-AFPIII 共轭物效果最佳，有望改进冷冻保存方案。
在生命科学的广阔领域中，细胞和组织的冷冻保存就像是一把钥匙，开启了再生医学、细胞治疗和组织工程等前沿领域的大门。然而，这把钥匙却存在诸多 “瑕疵”。目前，常用的冷冻保护剂，比如二甲基亚砜（Me<sub>2</sub>SO），虽然在细胞和组织的冷冻保存中发挥着重要作用，能够有效防止细胞在冷冻过程中形成冰晶，减少细胞损伤，但它的毒性却成为了临床应用的 “拦路虎”。高浓度的 Me<sub>2</sub>SO 会对细胞产生毒性，而低浓度又无法满足大型生物样本的冷冻保存需求。同时，在冷冻过程中，冰的形成和重结晶也会对细胞造成机械损伤，严重影响细胞的活力和功能。这些问题就像一道道屏障，阻碍着冷冻保存技术的发展和应用。
为了突破这些困境，来自国外的研究人员开启了一场探索之旅。他们聚焦于金纳米粒子（AuNPs）与抗冻蛋白 III（AFPIII）共轭物在细胞冷冻保存中的应用研究。经过一系列严谨的实验和深入的分析，研究人员得出了令人振奋的结论：共价结合的 BSPPAuNPs-AFPIII 共轭物在细胞冷冻保存中表现卓越，能够显著提高骨髓干细胞（bMSCs）的活力和代谢活性，为细胞和组织的冷冻保存带来了新的希望。这一研究成果发表在《Cryobiology》杂志上，为该领域的发展提供了重要的理论和实践依据。
研究人员为开展这项研究，采用了多种关键技术方法。在材料合成方面，利用经典的 Turkevich 法合成 AuNPs 胶体，并通过特定方法用 BSPP 稳定 AuNPs（BSPPAuNPs）；采用特定的 “蛋白质冠” 形成过程，制备出 AuNPs 与 AFPIII 的共价和非共价共轭物。对于材料和细胞的研究，运用透射电子显微镜（TEM）、动态光散射（DLS）等技术对合成材料进行表征；通过细胞培养、细胞毒性评估、细胞封装等实验，研究 AuNPs 和共轭物对 bMSCs 的影响；利用冷冻显微镜监测冰结晶形态变化，结合统计分析方法处理实验数据。
研究结果具体如下：
- AuNPs 及其与 AFPIII 共轭物的胶体特性：合成的 CitAuNPs 和 BSPPAuNPs 均呈球形、单分散，平均粒径为 15nm。AuNPs-AFPIII 共轭物粒径为 100 - 120nm，通过测量等离子体消光波长红移，确定 AFPIII 在 AuNPs 表面的蛋白层厚度为 14.25nm，且稳定剂类型对蛋白层厚度影响不大。
- AuNPs 及其共轭物的细胞毒性：通过刃天青还原试验和细胞形态观察发现，CitAuNPs 在浓度高达 10mg/L 时，48h 内对 bMSCs 无急性细胞毒性，其与 AFPIII 的共轭物及各组分同样无急性细胞毒性，且 CitAuNPs 和 BSPPAuNPs 在培养第一天可穿透细胞。
- bMSC - 包含 AMS 的冷冻保存效果：研究确定了制备 AMS 的最佳参数，使各实验组 AMS 大小一致。冷冻后，各组 AMS 形态变化相似且可逆。添加 BSPPAuNPs-AFPIII 共轭物的实验组，细胞总计数、活细胞数量和代谢活性均显著提高，综合评估优于其他组。
- 冷冻显微镜下的冰结晶变化：冷冻显微镜研究表明，AFPIII 及其与 AuNPs 的共轭物可使冰结晶形成多向细长线性晶体，平均晶体尺寸最小。AFPIII 能改变冰结晶模式，抑制晶体生长，而 BSPPAuNPs-AFPIII 共轭物结合了 AFPIII 和溶液的结晶模式，有效防止细胞累积损伤。
在研究结论和讨论部分，研究人员成功制备了 AuNPs 与 AFPIII 的共轭物，这些共轭物能够抑制冰生长，改善冷冻保存效果。其中，共价结合的 BSPPAuNPs-AFPIII 共轭物在冷冻保存 bMSCs 封装在 AMSs 方面表现出显著优势，在 “in liquid” 冷冻保存方案下，能保持细胞活力与悬浮冷冻细胞相似，且未增加 AuNPs 的细胞毒性，这对于其潜在的临床应用至关重要。该研究成果为细胞和组织冷冻保存提供了新的策略和方法，有望推动再生医学等领域的发展，具有重要的科学意义和应用价值。
