蛋白质在具有相反表面电荷的 Fe3O4 纳米颗粒上的吸附及其对细胞摄取的影响

为生物医学应用设计的纳米颗粒（NPs）旨在与富含蛋白质的生理流体接触。这些蛋白质通常吸附在纳米颗粒表面，形成一层被称为蛋白质冠的包裹层，从而影响细胞内化。我们研究了磁性纳米颗粒（MNPs）浸入细胞培养基时蛋白质在其表面的吸附情况，以及这些变化如何影响细胞摄取。两种具有 25 nm 磁铁矿核、相同流体动力学尺寸但表面电荷相反的胶体，分别原位包覆了（a）阳性聚乙烯亚胺（PEI-MNPs）和（b）阴性聚丙烯酸（PAA-MNPs）。在细胞培养基中孵育几分钟后，蛋白质吸附导致的 MNPs 包裹使其尺寸增加了 5 倍。孵育 24 小时后，观察到具有 1500 至 3000 nm 流体动力学尺寸的大型 MNP-蛋白质聚集体（分别对应 PAA-MNPs 和 PEI-MNPs）。每个团簇估计包含 450 到 1000 个磁核，表明形成了大型聚集体，其结构为嵌入负表面电荷蛋白质网络中的 MNPs，呈现“葡萄干布丁”结构，而与 MNP_core 的电荷无关。我们证明 PEI-MNPs 的掺入量远大于 PAA-MNPs 单元。定量分析显示，SH-SY5Y 细胞可摄取高达约 100 pg/细胞的 100% 添加 PEI-MNPs，而 PAA-MNPs 的摄取率则低于 50%。最终的细胞分布也显示出显著差异，特别是在部分附着于细胞膜方面。这些结果强调了表征生物介质中蛋白质吸附后 MNPs 最终性质的必要性，并证明了这些性质对神经细胞内化机制的影响。