文 献 综 述
典型纳米材料与蛋白质相互作用的机制研究
1引言
近年来，随着新材料的开发，工程纳米粒子的生产和应用呈指数级别增长。[1]纳米材料是一种具有纳米晶粒尺寸的超细材料，人们常通过有效的在粒子外修饰单分子或者大分子来进行纳米材料的相互识别和相互作用[2]。由于其自身特殊的光学、电学、磁学、热学、力学等物理性能和化学性能，在各领域都备受关注，为许多领域的创新提供了基础。尤其在生物学和医学研究领域得到了迅速发展，如药物输送、成像、治疗、诊断等过程中，都有纳米材料的参与。不仅如此，纳米材料还在未来发展中起着不可忽视的作用，包括激活、失活、仿制和实现生物分子系统等功能[3]，并被广泛用于酶、多肽与核酸等的吸附载体。
因纳米粒子具有较强表面活性[4]，进入体内后将与大量的各种生物分子相互作用，尤其对于几乎参与了生物体所有生命功能的蛋白质分子，二者间因发生相互作用而连接。纳米粒子与蛋白质分子的相互作用，包括纳米粒子的形状、尺寸、表面特性等对蛋白质分子的动力学、热力学稳定性的影响。光谱学方法在研究结合亲和力、结合比和 NP-蛋白质相互作用机制方面发挥着重要作用。[5]然而，纳米材料与生物分子之间的相互作用机理还没有得到深入的研究，这严重制约了生物分子的应用。
人体内的蛋白质总浓度高达10 mM量级[4]，其中，血液和血浆中的蛋白质主要可与金属离子、病毒、人工药物、药物等发生相互作用[6]。白蛋白具有携带药物以及内源性和外源性物质的能力，血清白蛋白是血浆中最丰富的蛋白质，是循环系统的主要可溶性蛋白成分，具有多种生理功能。在血清白蛋白中，牛血清白蛋白是最丰富的血浆蛋白，具有广泛的生理功能，可成为生物功能化的模型系统。[7]基于此，本文对牛血清白蛋白与纳米粒子结合的相互作用规律进行了研究，并通过纳米粒子的表面功能化探索了纳米材料与蛋白质的相互作用的关系。
2纳米材料和蛋白质的相互作用
影响蛋白质在纳米粒子表面的吸附的因素包括蛋白质组分的疏水性、特定官能团、pH值和温度。此外，纳米粒子的大小、形状和表面电荷的改性也会影响蛋白质的吸附[8]。Chen Ran[9]等人对血浆纤维蛋白原与单壁和多壁碳纳米管的结合研究发现，多壁碳纳米管被多层纤维蛋白原包裹以形成“硬蛋白冠”，而单壁碳纳米管则被薄层蛋白质吸附以从水相中析出。纳米粒子进入生物系统与蛋白质相互反应后，会在其表面形成蛋白质冠状物[10]。因此，对影响蛋白质冠状物形成因素的基本表征方法进行研究，总结目前对蛋白质冠状物厚度、构象、反应动力学和热力学的不同表征方法及其主要特点如下表1[11]。
表1纳米粒子与蛋白质相互作用的分析方法[13]
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