综述:新一代诊疗金纳米颗粒:增强稳定性和生物相容性的可持续生物工程策略

【字体: 时间:2025年07月02日 来源:Coordination Chemistry Reviews 20.3

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  这篇综述系统探讨了金纳米颗粒(AuNPs)在诊疗应用中的稳定性与生物相容性优化策略。通过分析胶体稳定性原理(如静电/空间位阻稳定)及影响因素(pH、离子强度、蛋白冠形成),重点评述了聚乙二醇(PEG)、聚多巴胺等聚合物涂层的争议性,并创新性提出糖类、脂质和植物源分子等可持续生物稳定方案。文章为设计兼具高性能与生态友好特性的下一代AuNPs提供了前瞻框架。

  

Abstract
金纳米颗粒(AuNPs)的稳定性和分散性对其在诊疗应用中的性能至关重要。本综述深入分析了影响AuNPs胶体稳定性的关键因素,包括生理pH、离子条件、蛋白冠形成等,并系统比较了静电稳定(如柠檬酸盐涂层)与空间位阻稳定(如PEG化)的机制差异。特别指出传统聚合物稳定剂(PVP、PEI、PLGA)虽有效但存在生物毒性隐患,而新兴的生物分子(鱼鳞蛋白、糖基化涂层)展现出优异的生态兼容性。

Introduction
AuNPs凭借尺寸/形状依赖的光电特性、高比表面积和易功能化优势,在生物传感、药物递送和光热治疗等领域广泛应用。然而,其实际应用受限于离心、冻融等实验室操作及生理环境中的聚集倾向。胶体稳定性受范德华力、疏水效应和DLVO理论描述的电荷相互作用共同调控,一旦聚集几乎不可逆。

Principles of Colloidal Stability
AuNPs的稳定性由双电层排斥(静电稳定)和聚合物链空间阻碍(空间位阻)共同维持。Zeta电位>±30 mV可确保静电稳定,而PEG等两亲性聚合物通过形成水化层抵抗蛋白吸附。值得注意的是,血清中形成的蛋白冠会显著改变纳米颗粒表面特性,需通过优化亲水性来抑制非特异性吸附。

Factors Influencing Stability
• 化学因素:高离子强度压缩双电层导致聚集,而极端pH会改变表面配体电荷
• 机械应力:超声和冻融循环诱发粒子碰撞聚集
• 生物环境:溶酶体低pH和还原性微环境可能降解硫醇配体

Sustainable Stabilization Strategies
创新性地采用生物衍生材料:

  • 糖基化涂层:壳聚糖通过氢键网络增强水化层
  • 植物多酚:单宁酸的邻苯二酚基团提供金属螯合与抗氧化双重保护
  • 鱼鳞胶原:温度响应性自组装形成动态保护层

Conclusions
未来发展方向包括:

  1. 开发仿生涂层模拟细胞膜糖萼结构
  2. 利用AI预测配体-蛋白相互作用以优化稳定性
  3. 建立标准化稳定性评估体系(ISO/TS 21387)

Declaration of Competing Interest
作者声明无利益冲突,研究受印度生物技术部(DBT)资助支持。

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