基于金属纳米颗粒－氧化石墨烯复合体系的表面增强拉曼基底的构筑及其用于细胞与药物相互作用研究

纳米技术和表面增强拉曼光谱技术结合研究生物体系，具有高灵敏度，非破坏性，高光谱特异性和不受水干扰等特点，在细胞内和体内的药物作用机理研究、肿瘤的早期诊断等方面具有广泛的应用前景，但同时也存在检测稳定性差、受细胞内生物分子干扰大等挑战。本项目提出，通过物理吸附(π-π堆垛、静电作用等方式)将化学修饰的银/金核壳纳米粒子担载到经化学和生物分子修饰的氧化石墨烯表面，使其同时具有良好的生物相容性、表面增强拉曼活性及稳定性。然后利用氧化石墨烯超强的载药能力将阿霉素等抗癌药物负载到金属－石墨烯复合体系表面，再通过受体介导的途径靶向进入特定的癌细胞。最后利用表面增强拉曼光谱并结合其他检测手段，研究细胞内抗癌药物分子的释放行为及其与DNA的相互作用，探讨可能的药物作用机理，为抗癌药物的临床使用提供有用的依据。

我们将金、银纳米粒子分别担载在氧化石墨烯表面，获得具有表面增强拉曼（SERS）活性的金、银纳米粒子-石墨烯复合材料。利用SERS技术研究了氧化石墨烯的细胞内吞机制和抗癌药物阿霉素在细胞内的释放过程。我们的主要成果包括：（1）首次利用金纳米粒子-氧化石墨烯复合材料的SERS活性，采用SERS光谱技术研究了氧化石墨烯的细胞内吞方式，研究发现氧化石墨烯进入细胞是通过笼状蛋白介导的内吞方式，需要消耗能量；（2）制备银-氧化石墨烯复合材料，并在复合材料表面负载抗癌药物阿霉素（DOX），利用SERS技术研究了细胞内氧化石墨烯表面DOX的释放过程，发现银-氧化石墨烯复合材料负载的DOX进入细胞后，首先进入溶酶体中，在溶酶体偏酸性的环境中DOX逐渐从氧化石墨烯表面释放下来，进入细胞质，最后进入细胞核区，而作为载体的氧化石墨烯主要仍然存在于细胞质区域。以上工作为深刻理解氧化石墨烯与细胞的相互作用，尤其是其生物毒性，以及设计和构建基于氧化石墨烯的新型高效、低毒纳米载药系统提供了重要依据。项目的实施过程中，我们在论文发表、专利申请以及人才培养等方面按时按质全面完成了项目的预定目标。