纳米结构Cdx Zn1-x S-蛋白质冠的动力学与温度依赖性相互作用及血清白蛋白变性检测研究

本研究针对半导体纳米颗粒在生物医学应用中与蛋白质相互作用的机制不明问题，通过多尺度表征技术系统分析了Cdx Zn1-x S纳米颗粒与人血清白蛋白（HSA）的冠层形成动力学。发现不同组分纳米颗粒（CdS NRs/Cd0.5 Zn0.5 S NPs/ZnS NPs）的冠层形成时间（60/45/70分钟）与表面重组时间存在显著差异，揭示了温度依赖性蛋白质变性和β-折叠/α-螺旋构象转变规律，为纳米药物安全性评估提供了重要依据。

　　

半导体纳米材料在生物医学领域的应用前景广阔，但其与生物分子的相互作用机制仍是制约临床转化的关键瓶颈。特别是Cd_x
Zn_1-x
S这类可调带隙的半导体纳米颗粒，虽在肿瘤治疗、生物传感等领域展现出独特优势，却缺乏对其与血液中含量最丰富的人血清白蛋白（HSA）相互作用的系统研究。当纳米颗粒进入生物环境时，会迅速吸附蛋白质形成"蛋白质冠"，这种冠层不仅赋予纳米颗粒新的生物身份，更可能引发蛋白质构象变化导致功能异常。现有研究多聚焦单一组分纳米颗粒，对组分可调的Cd_x
Zn_1-x
S体系缺乏比较研究，且温度依赖性构象变化的定量分析仍是空白。

为解决这些问题，Vidyasagar大学的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表了创新性研究。通过化学沉淀法制备CdS纳米棒（NRs）、Cd_0.5
Zn_0.5
S和ZnS纳米颗粒（NPs），结合高分辨透射电镜（HRTEM）、时间相关单光子计数（TCSPC）和圆二色谱（CD）等技术，系统研究了纳米颗粒与HSA的相互作用机制。

主要技术方法
研究采用化学沉淀法合成三种纳米材料，通过HRTEM观察冠层形貌，紫外-可见光谱和荧光光谱分析结合特性，TCSPC检测能量转移效率（52.4%/37.4%/23.3%），CD光谱定量二级结构变化（β-折叠/α-螺旋比从0.13升至4.28），并在298-328K温度范围内研究热力学参数。

可视化Cd_x
Zn_1-x
S NPs-蛋白质冠
HRTEM显示CdS NRs通过范德华力相互聚集，Cd_0.5
Zn_0.5
S NPs引发HSA正协同聚集，而5-7nm的ZnS NPs则形成孤立冠层。发现蛋白质纤维化和表面褶皱现象，证实不同形貌纳米颗粒诱导差异化的冠层组装模式。

结论与意义
研究首次揭示Cd_x
Zn_1-x
S组分变化对冠层动力学的调控规律：CdS NRs具有最快能量转移效率（52.4%），Cd_0.5
Zn_0.5
S NPs诱导最强的蛋白质聚集，而ZnS NPs保持最佳的冠层分散性。温度实验证实结合过程为放热反应，β-折叠/α-螺旋比的显著升高（0.13→4.28）表明蛋白质发生显著解折叠。这些发现为精准设计生物相容性纳米材料提供了重要参数，建立的构象变化定量分析方法对评估纳米药物安全性具有普适意义。