制定小尺寸金纳米粒子稳定与新颖的聚乙二醇(PEG) -N-Acetyl半胱氨酸(NAC)共轭

文摘

背景:黄金纳米粒子展示大小相关的属性;光子和催化性能被发现是很有吸引力的材料应用以及生物医学/生物化学。方法合成金纳米粒子被报道在以前的研究中,然而,形成统一的小黄金纳米粒子和稳定这些国民生产总值蛋白质包含解决方案仍然是具有挑战性的。因此,本研究的主要目标是开发一种新的简单的和可再生的方法合成金纳米粒子小,稳定在蛋白质包含可能的医疗解决方案使用这样的癌症成像和治疗。

结果:我们合成金纳米粒子平均直径小的~ 3.5 nm我们开发和合成PEG-NAC共轭稳定国民生产总值在蛋白质包含解决方案。

结论:我们的新方法合成国民生产总值是成功的,可再生的,进一步我们开发的新PEG-NAC共轭能够绑定金纳米粒子的表面,并提供国民生产总值提高溶解度和改善稳定性尤其是在蛋白质包含解决方案。

关键字

金纳米粒子、合成、聚乙二醇,n -乙酰半胱氨酸

介绍

纳米尺度颗粒大小相关的属性表明,明显的区别于那些在微粒或散装材料;然而,他们的表现刺激整个单位的运输和属性(1,2]。金纳米粒子(国民生产总值)是最常见的形式的研究纳米尺度颗粒主要是因为它们的相对简化了合成和广泛的可能的应用程序。光子和催化性能被发现是很有吸引力的材料应用以及生物医学/生物化学(3- - - - - -6]。

金纳米粒子的合成方法曾被报道:Turkevich方法(7,8],Brust方法[9),波瑞特方法(10),马丁法(11和纳瓦罗等人的方法12金胶体形成在低浓度。金胶体;一个典型的疏水性胶体熊大负表面电荷(表面的潜力~ 50 mV),因此,他们只在非常low-ionic-strength是稳定的解决方案。金胶体分散在水中是热力学不稳定,通常需要特殊的稳定。

强大的金粒子表面的负电荷提供他们强烈的吸附与high-molecularmass化合物相互作用[13]。硫和已知金原子形成配位键。烷烃硫醇基团HS (CH₂)_nR (R =羧基,哦₃H;n = 11±22)被用于实现更强的生物分子黄金粒子的附件(14]。这些连接器与黄金的相互作用提供防护粒子表面的单层。

近年来,合成聚合物,如聚乙二醇(PEG),聚乙烯亚胺,聚乙烯吡咯烷酮醋酸乙烯,聚(),polyamidoamine(聚合物),polydithiafulvene,壳聚糖,发现应用程序在合成单分散的胶体金(CG)。粒子形成的这些聚合物具有更高的大小和形状均匀性。不幸的是,合成方法和稳定剂用于生产稳定的金纳米粒子没有提供最佳的医疗使用金纳米粒子,需要高稳定国民生产总值的解决方案和高细胞吸收的国民生产总值15,16]。

为主,未来可能利用金纳米粒子治疗和诊断相关的健康状况需要改善国民生产总值的属性,如改进的稳定性,提高溶解度,降低毒性,提高生物利用度和药物动力学的改善。因此,仍有需要在艺术发展新的合成方法生产稳定集中gnp解决方案和修改的新分子,保护国民生产总值表面,防止其与环境的交互。

这里我们报告一个新的简单的和可再生的合成方法稳定的水性基团,金纳米粒子的分散。我们的新方法是基于微乳液的使用保证了软还原过程通过减少还原剂和黄金之间的相互作用复杂,此外,使用微乳液来控制粒子属性如大小、几何形态、同质性和表面积。此外,我们引入一个小说聚乙二醇(挂钩)-Nacetyl半胱氨酸(NAC)共轭(PEG-NAC)结合金纳米粒子的表面通过硫醇基的NAC旨在提供国民生产总值提高溶解度和改进的稳定性特别是在蛋白质包含解决方案。

它已被证实在以前的作品暴露后的国民生产总值蛋白质包含解决方案;国民生产总值与硫醇交互组的半胱氨酸残基暴露在蛋白表面由于微骨料出现,国民生产总值失去纳米特征(17]。PEG-NAC轭合物可以附加的表面通过自由硫醇基的NAC国民生产总值。我们相信PEG-NAC共轭可能阻碍protein-gold交互通过两种机制:通过阻断在国民生产总值表面结合位点,通过干扰配体交换过程通常发生在原涂料层和附近的蛋白质。因此,PEG-NAC修改国民生产总值可能展示高水平的稳定蛋白质包含解决方案以及在生理解决方案比其他修改国民生产总值NAC修改国民生产总值和硫醇盐氨基酸等修改后的国民生产总值。

这部小说PEG-NAC基团,重金属纳米粒子可能表现出改善水溶性(即是高度亲水);改进的稳定(稳定的长期和稳定在生理条件);降低毒性;提高生物利用度;改善药代动力学性质(血液中半衰期增加);容易和成本有效的生产(即使在较大的工业规模)。

方法

金纳米粒子的合成

所有化学品都购买西格玛奥德里奇。3.75毫升的脂肪酸混合物包括油酸65%,亚油酸18%和16%的棕榈酸,200毫克氢氧化钠和15毫升乙醇添加到30毫升水。混合物被允许在电磁搅拌器搅拌5分钟在室温下形成微乳液。50毫克的HAuCl₄添加,搅拌,从而产生黄色的解决方案。达到减少,5毫升0.05慢慢添加抗坏血酸的混合物。解决方案的改变颜色红酒表示,黄金还原过程完成。

随后,124毫克n -乙酰半胱氨酸在慢慢添加到混合物中。混合搅拌了额外的30分钟允许NAC的附件表面的国民生产总值。溶液的pH值是然后慢慢调整到9使用2 m氢氧化钠。由此产生的混合物进一步激起了至少一个小时在室温下。20毫升的己烷添加到搅拌混合物,留给一个额外的一小时。

混合物的PH值调整到7使用12 M盐酸溶液。混合物是分为两个阶段,一个有机相,水相金纳米粒子分散的地方。水相在真空下干燥温度50°C除去水和有机溶剂的痕迹。干粉末组成的基团,金纳米粒子溶解在5毫升水;收益率NAC改性金纳米粒子的水分散体。最后,使用透析袋透析去除多余的水分散体材料。

合成N -乙酰半胱氨酸(NAC)和聚乙二醇(PEG)的共轭

合成前体(N-acetyl-L-cysteine > 99%, p-toluenesulfonic一水> 98.5%,酸和聚(乙二醇)-600)从Sigma-Aldrich购买没有进一步净化。溶剂(甲苯> 99.5%,甲醇“分析”,和二氯甲烷Ar > 99.9%)买来Frutarom Gadot,分别使用前未经纯化。Deuteriated溶剂(DMSO-d6和D₂核磁共振测量从Sigma-Aldrich购买O)。溶剂对色谱分析级。碳酸钠(Na₂有限公司₃)> 99.8%和硫酸钠(Na₂所以₄从Frutarom) > 99%的人购买。分析薄层色谱法(TLC)与f - 254在硅胶板上执行指标,可视化与紫外线照射。用硅胶柱层析法进行了(恩)0.040 -0.063毫米(默克公司)。¹400 H NMR光谱被记录在一个力量皇冠(400 MHz, 1 H NMR)。化学位移值(δ)发表在ppm (TMSδ1 h = 0 ppm;剩余DMSO-d6δ= 2.5 ppm (1 h)。质子光谱报告如下δ(多样性、耦合常数J数目的质子,一半)。多样性是由s(单线态)、t(三联体),m(多重态),等等。

250毫升,one-necked,圆底烧瓶配备电磁搅拌器,Dean-Stark陷阱,和回流冷凝器。长颈瓶被指控n -乙酰半胱氨酸常(42.8“南京”,7 g,更易)和聚(乙二醇)-600,(“peg - 600”, 25.8克,42.8更易))在toulene(320毫升)。P-toluenesulfonic酸一水(“P-TSA”, 9.33 g, 49更易)添加,搅拌混合在一个油浴加热回流下(140°C) 2 - 3小时(由薄层色谱监测反应)。允许混合物冷却至环境温度和两个阶段被观察到。混合物是由添加碳酸钠中和(5克),搅拌2小时(气沸腾)。溶剂蒸发压力减少,残留在二氯甲烷溶解,沉淀过滤,有机相干结束了硫酸钠干燥,过滤,用旋转蒸发器给粘性油集中。由此产生的残渣被在硅胶柱层析法纯化,(作为洗脱液:DCM:甲醇,95:5)承担产品NAC-PEG黄色油(22 gr, 69%)。

nac - peg - 600的化学途径:

结果与讨论

成功的合成小尺寸,NAC修改后的国民生产总值

水分散体NAC改性制备了金纳米粒子的描述过程和使用透射电子显微镜(TEM)成像。TEM图像的示例所示图1;mono-dispersed球形国民生产总值可以看到他们的平均直径在3±0.5纳米的范围。金纳米粒子的平均直径测量和计算使用imageJ软件(18]。我们可以看到图2粒子的平均直径是~ 3.5 nm获得不同的样品。

金纳米粒子的紫外可见吸收测量分光光度计;分光光度分析的样品表现出强烈的吸收在510 - 520海里中可以看到图3确认小纳米粒子的形成。一般来说,黄金纳米粒子表现出一个吸收峰在510 - 550纳米之间的可见范围。

成功的合成PEG-NAC共轭

¹核磁共振分析PEG-NAC共轭;产生如上所述;提供了一个光谱,证实了产品的结构:¹核磁共振(DMSO-d6 400 MHz)δ:1.82 (1 h, SH), 2.13 (3 h, CH₃),3.34 - -3.60(56米,h, PEG-CH₂O), 4.13 - -4.22 (m, 2 h, CH₂年代),5.05 (t, J = 8.1赫兹,1 h, CH), 5.69 (1 h, NH)。

合成PEG-NAC修改后的国民生产总值

NAC修改国民生产总值与PEG-NAC孵化轭合物,使配体交换和PEG-NAC修改国民生产总值的形成。导致的TEM图像PEG-NAC修改国民生产总值所示图4。可以注意到国民生产总值保持原来的大小和形状,但是可以观察到白色的电晕周围确认的连杆PEG-NAC gnp的表面。

稳定性试验

南汽和PEG-NAC配合能够绑定的表面通过NAC硫醇基的国民生产总值,然而,我们相信PEG-NAC修改比NAC修改国民生产总值、国民生产总值更稳定检查我们孵化国民生产总值仅修改与南汽,国民生产总值与PEG-NAC修改细胞培养基和监控他们的外表。

NAC修改国民生产总值了国民生产总值-蛋白质相互作用;黑人聚集形成的混合细胞培养基和南汽修改国民生产总值;图5(正确的菜)。

然而,PEG-NAC修改国民生产总值孵化在细胞培养基保持稳定、分散和纳米尺寸,没有观察到形成聚集,图5(剩下的菜)。

结论

形成统一的小黄金纳米粒子仍然是具有挑战性的。此外,稳定国民生产总值在蛋白质包含解决困难是由于配位体交换的效果混合时发生的国民生产总值与蛋白质包含解决方案。一个建议的解决方案是使用PEGylation技术,吸引了大量的注意力在表面化学领域,由于其独特的生物相容性来源于自己的属性,如无毒性,溶解性和灵活性。

在这项工作中,我们开发了一种新方法来合成小尺寸和统一的国民生产总值修改与南汽分子键的表面通过硫醇基的国民生产总值。此外,我们合成一种新型PEG-NAC共轭取代南汽在国民生产总值表面稳定提高。我们观察到的行为NAC修改国民生产总值和PEG-NAC修改国民生产总值蛋白质包含解决方案。我们注意到南京修改国民生产总值不稳定在蛋白质包含解决方案,然而,PEGNAC共轭完全稳定国民生产总值和防止其与蛋白质相互作用;可能是由于配位体交换过程的预防。我们的共轭聚合物挂钩方法准备PEG-SH NAC分子可以代替复杂的方法。由于其增强的安全与稳定蛋白质包含解决方案;国民生产总值由上述方法和修改PEG-NAC分子有很大的潜力用于医学应用等癌症成像和辐射增强剂。进一步研究在肿瘤细胞吸收相比健康组织应该在未来设计。

的缩写列表

国民生产总值:金纳米粒子;挂钩:聚乙二醇;南京:防治作用;TEM:透射电子显微镜

作者的贡献

Ayoub参与研究的设计和方法,实验,起草了手稿。Safadi N参与的设计方法,准备了金纳米粒子。Inibtawi M进行紫外吸收测量,进行了统计分析。Shadafny准备PEG-NAC共轭。所有作者阅读和批准最终的手稿。

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