近日，山东大学晶体材料国家重点实验室教授仇吉川、刘宏与基础医学院教授郝爱军发展了一种用于改善纳米颗粒与细胞的相互作用的普适性策略。研究成果发表于《德国应用化学》。
纳米材料在药物递送、组织工程、生物成像、重大疾病诊疗等生物医学领域具有重要应用前景。纳米颗粒进入生物系统中后，与生物界面尤其是细胞膜的相互作用直接决定了纳米颗粒被生物系统摄取的效率。
为了改善纳米颗粒与细胞的相互作用，研究团队利用溶胀诱导对称性破坏策略制备了一系列具有疏水性凸起的非对称纳米颗粒，该凸起可以显著改善纳米颗粒与细胞膜的相互作用，使非对称纳米颗粒在1小时内就能够迅速锚定在细胞膜上，并在24小时内被细胞摄取。
团队研究发现，非对称纳米材料一侧的疏水性凸起与细胞接触会“引导”细胞膜形变包裹凸起部分，进而将整个纳米颗粒带入细胞内使其被细胞内吞。调整该疏水性凸起的尺寸可以精确调控非对称纳米颗粒锚定细胞膜和及其被细胞摄取的效率。
经计算和实验分析，团队发现，该疏水性凸起尺寸变化会影响其与细胞膜的碰撞接触概率和被内吞时的细胞膜形变程度，在这两方面共同作用下，凸起决定了整个纳米颗粒与细胞的相互作用。通过侧脑室、海马区及皮下注射等实验，证明了含有凸起的非对称纳米颗粒能够高效地锚定在脑组织及皮肤组织中，展现出优异的体内滞留效率。
研究人员表示，通过在球形颗粒上构建疏水性凸起策略能够精准控制纳米颗粒与细胞膜的相互作用，该方法简单而通用，能够实现大尺寸纳米颗粒的细胞膜锚定和内吞，有望应用于药物递送、组织再生、疾病治疗领域。
论文相关信息：https://doi.org/10.1002/anie.202312755
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