基于溶液红外光谱与蛋白质组学联合技术的纳米粒子-蛋白质晕结构特性研究

Nanoparticles offer many new interesting developments in biomedicine and technology. Upon contact with biological matrices, nanoparticle surfaces are modified immediately by the adsorption of proteins, leading to the formation of a protein corona. This rich protein shell might alter protein conformation or perturb the normal protein function. However, up to now the information about protein corona upon binding to nanoparticles give limited information because the limitation of analytical methods. This project will focuse on identify individual proteins adsorbed onto the corona, investigate the changes of protein secondary structures and study the mechanism of interaction between nanomaterials and proteins by using Fourier transforminfrared (FT-IR) and proteomic methods. This project will establish a system analysis methodology for compositions、structures and interactions of nano-protein corona，which opens up the possibility to exploit the the rules of the relationship between nanoparticles and protein corona. This project will also allow us to make more informed decisions about the design features and steps that should be taken for the safe use of nanotechnology.

纳米材料进入生物体后，不可避免地会吸附血液中的蛋白质分子，形成纳米材料-蛋白质晕。该蛋白质晕的组成、结构及其与纳米粒子的相互作用将导致蛋白质结构与功能的变化。然而，由于目前测试技术手段的限制，对于这层蛋白质晕的信息，特别是所包含的蛋白质二级结构信息知之甚少。本项目基于我们建立的红外光谱分析溶液蛋白质结构的方法，并结合蛋白质组学技术和生物物理技术，建立系统可靠的纳米粒子-蛋白质晕的组成、结构与功能、作用机制分析方法，从分子水平上开展纳米粒子-蛋白质晕这仪复合体系的研究，探寻不同种类纳米粒子所结合血液蛋白质的种类及结构变化的规律。这将为今后纳米材料-蛋白质晕这一复合体系的研究工作提供方法学指导，并且对纳米材料的生物医学应用及认识纳米粒子的毒性提供理论依据。该项目的开展对于推进纳米粒子的生物学应用，构建安全有效的纳米医药体系具有重要意义。

纳米材料进入生物体后，会吸附血液中的蛋白质分子，形成纳米材料-蛋白质晕。尽管近年来越来越多的科研工作开展了对蛋白质晕的研究，但是对于纳米粒子表面蛋白质晕形成的基本机制，特别是在生理环境下，蛋白晕的结构和聚集状态，蛋白质晕对于纳米粒子进入细胞的影响等方面仍缺乏足够的认识和理解。在本研究中，我们尝试在生理条件下，结合纳米化学、结构生物学和蛋白质组学领域多种技术手段系统地对纳米粒子与蛋白质晕的相互作用机制，纳米粒子对蛋白质结构与聚集态影响，及纳米粒子-蛋白质晕体系与细胞的作用开展了深入的研究。结果表明，纳米粒子会引起血清中重要蛋白质-血清白蛋白的结构和聚集状态改变，蛋白质晕会改变纳米粒子的细胞生物学行为。总之在评估纳米材料的相关生物风险时，纳米-蛋白质晕体系的影响应予以更多关注。本研究对设计制备高生物活性纳米材料，深入理解纳米材料的毒性，构建安全有效的纳米医药体系具有重要理论意义。