探索聚苯乙烯納米塑料與血漿蛋白的相互作用

ANSTO的合作研究由Shinji Kihara先生和A / Prof教授領(lǐng)導(dǎo)。新西蘭MacDiarmid研究所的Duncan McGillivray與ANSTO的Jitendra Mata博士，來(lái)自?shī)W克蘭大學(xué)的科學(xué)家和來(lái)自弗林德斯大學(xué)的IngoKöper教授，正在幫助更好地了解納米塑料如何與血漿蛋白質(zhì)和其他蛋白質(zhì)相互作用。體內(nèi)的生物分子。

這項(xiàng)研究最近發(fā)表在Bioconjugate Chemistry上的動(dòng)機(jī)源于對(duì)環(huán)境中塑料廢物數(shù)量不斷增加的擔(dān)憂。

在自然界中，這些塑料經(jīng)歷物理和化學(xué)分解過(guò)程以在微米和納米尺度上形成微小顆粒。

對(duì)工程納米粒子的毒理學(xué)研究表明，這些粒子在體內(nèi)易于進(jìn)入和移動(dòng)，通常是側(cè)面踩踏重要的生物屏障和防御異物的機(jī)制。然而，與生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中使用的工程納米顆粒不同，這些納米塑料的潛在影響和相互作用尚不清楚。

納米粒子的毒性與其物理和化學(xué)性質(zhì)直接相關(guān)。當(dāng)納米粒子進(jìn)入體內(nèi)時(shí)，它們被蛋白質(zhì)層包圍，這被稱為“ 日冕”。松散結(jié)合的蛋白質(zhì)形成“軟冠”，而緊密結(jié)合的蛋白質(zhì)形成“硬冠”。

利用聚苯乙烯納米粒子和人血清白蛋白(HSA)蛋白的模型系統(tǒng)，研究人員使用一系列技術(shù)來(lái)確定聚苯乙烯納米粒子 - 蛋白質(zhì)冠狀復(fù)合??物的大小，組成和幾何形狀。

選擇HSA是因?yàn)槠涮烊回S度，而具有兩種不同尺寸的帶正電荷和負(fù)電荷的納米顆粒用于評(píng)估粒度如何影響在不同pH條件下溶液中電暈的形成。研究人員使用小角度中子散射(SANS)和Bilby儀器(與Andrew Whitten博士)對(duì)比匹配來(lái)確定納米粒子的直徑并表征其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征。

“我們的設(shè)施非常獨(dú)特，因?yàn)槲覀兛梢蕴剿鞯鞍踪|(zhì)和納米顆粒之間的相互作用，從1納米到10微米的長(zhǎng)度范圍，這是非常難以與其他技術(shù)，”儀器科學(xué)家和共同作者Jitendra Mata博士說(shuō)。在紙上。

“對(duì)比度匹配允許您將兩種成分組合在一起，例如納米顆粒和蛋白質(zhì)電暈，或者我們可以掩蓋其中一種感興趣的成分。我們能夠確定是否存在與蛋白質(zhì)的強(qiáng)烈或弱相互作用，或者是否存在蛋白質(zhì)的任何形狀變化，“他補(bǔ)充說(shuō)。

該研究發(fā)現(xiàn)粒徑和pH值都決定了日冕的性質(zhì)。較大的顆粒有利于形成柔軟的電暈，在某些情況下完全沒(méi)有硬電暈。HSA積極參與這些復(fù)合物的形成，點(diǎn)綴帶負(fù)電荷的納米顆粒表面。

此外，他們發(fā)現(xiàn)軟電暈和納米粒子表面之間的相互作用受到靜電力的微妙平衡的支配。

在正在進(jìn)行的研究旨在其它中子文書(shū)，包括翠鳥(niǎo)USANS和鴨嘴獸中子反射了解這些復(fù)雜的電暈/ nanoplastic將與其他生物實(shí)體，如細(xì)胞膜相互作用的使用。

研究人員預(yù)計(jì)，通過(guò)提供納米粒子與生物分子相互作用的更清晰的圖像，這些研究結(jié)果將對(duì)納米粒子毒性的進(jìn)一步研究產(chǎn)生影響。