基于聚-L-精氨酸封装金纳米簇的尺寸可调纳米颗粒优化细胞摄取与排泄的定量研究

本研究针对纳米颗粒(NPs)在递送过程中面临的尺寸矛盾（大尺寸利于EPR效应靶向但阻碍肿瘤穿透/肾清除），通过聚-L-精氨酸(PLAG)封装1.7 nm金纳米簇构建尺寸可变NPs(70 nm)。量化证明：封装后细胞摄取效率提升3倍，而降解后胞内金排泄速率加快3.5倍，为设计兼具高效递送与快速清除的智能纳米药物提供定量依据。

　　

在纳米医学领域，纳米颗粒(NPs)的尺寸如同"双刃剑"：较大的NPs（50-200 nm）能通过增强渗透滞留效应(EPR)有效富集于肿瘤组织，却难以穿透深层瘤体；而小尺寸NPs虽利于穿透和肾清除，又缺乏靶向能力。更棘手的是，细胞内滞留的NPs可能引发长期毒性。这种"尺寸悖论"促使科学家探索动态尺寸调控策略——让NPs像"变形金刚"一样，在递送阶段保持大尺寸，到达目标后降解为小尺寸单元。

针对这一挑战，某研究团队在《Nano Today》发表的研究中，创新性地采用生物可降解聚合物聚-L-精氨酸(PLAG)封装超小金纳米簇(1.7 nm)，构建初始尺寸70 nm的复合NPs。通过精确定量分析，首次揭示这种尺寸可调NPs可使细胞摄取效率提升3倍，同时胞内金排泄速率加快3.5倍。该研究不仅证实"先聚集后解聚"策略的可行性，更建立了量化评估NPs动态尺寸效应的标准化方法。

研究团队运用四大关键技术：1) 层状组装法构建PLAG封装的金纳米簇；2) 透射电镜(TEM)和动态光散射(DLS)表征核心/流体力学直径；3) 电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)定量胞内金含量；4) 细胞增殖抑制剂(丝裂霉素)分离胞吐与增殖效应。所有实验均以人宫颈癌细胞(HeLa)为模型，确保数据可比性。

纳米颗粒合成与表征
通过TEM/DLS证实：PLAG封装使金纳米簇从1.7 nm增至70 nm，且zeta电位达-31.73 mV，接触角30.85°显示亲水性。热重分析(TGA)显示高温下聚合物解吸附，为后续降解实验奠定基础。

细胞摄取行为
在相同金暴露浓度(C_Au
)下，封装NPs的胞内金含量(m_Au/cell
)比未封装组高3倍。氯丙嗪阻断实验证实摄取依赖网格蛋白介导的内吞途径。值得注意的是，100 nm金NPs的摄取量介于50 nm与70 nm PLAG-NPs之间，完美印证"尺寸越大，沉降速率越快"的物理规律。

排泄动力学突破
通过丝裂霉素抑制增殖，首次量化尺寸降解对排泄的影响：PLAG-NPs的胞内金半衰期(t_inc,50%
)仅28小时，比非降解性100 nm NPs(96小时)快3.5倍。酸性缓冲液中的TEM显示PLAG降解后释放1.7 nm金簇，阐明排泄加速的机制。

这项研究的意义在于：1) 建立"暴露浓度-摄取效率-排泄速率"的定量关系模型；2) 证明可降解聚合物封装可同时优化NPs的"进"与"出"；3) 为设计新一代"智能"纳米药物提供方法论。正如作者指出，虽然2D细胞实验不能完全模拟体内环境，但其揭示的尺寸效应规律，为后续开发兼具高效靶向与快速清除特性的纳米制剂指明了方向。