蛋白冠

蛋白冠最早在2007年由爱尔兰都柏林大学KADawson等描述，他们发现纳米颗粒与血清接触后，纳米颗粒表面可以吸附大量的蛋白质。蛋白冠的存在可以逆转带正电荷纳米颗粒的电荷状态，并且影响纳米颗粒在生物环境中的分散。实际上，细胞所面对的不是简单的纳米材料本身，而是纳米材料与蛋白冠构成的一个整体。

图2蛋白冠的形成对纳米材料生物效应的影响。

纳米材料的相对比表面积大且具有很高的表面自由能，因此容易吸附蛋白和其它大分子。介导蛋白冠形成的驱动力主要包括金属原子（贵金属纳米材料）与巯基之间的相互作用、静电吸附作用和疏水相互作用等非共价相互作用。研究发现，蛋白冠的形成非常迅速，在引入培养基中的30秒内，纳米材料表面即可以形成蛋白冠结构。

蛋白冠由许多种蛋白分子组成。通常可以利用蛋白组学的研究方法来鉴定蛋白冠的组成。将纳米颗粒表面吸附的蛋白分离后，利用SDS-PAGE和质谱等方法可以鉴定蛋白冠中的蛋白组份和比例。根据与纳米颗粒的结合强弱，蛋白冠可以分为恒定蛋白冠（hardcorona）和动态蛋白冠（softcorona）；其中恒定蛋白冠更贴近于纳米颗粒表面，其蛋白组成相对比较稳定，不容易与环境中其它蛋白进行相互交换，而动态蛋白冠相对远离纳米颗粒表面，其蛋白组成变化较大，所组成的蛋白容易与生物环境中的其它蛋白或大分子进行交换和相互作用。蛋白冠的蛋白组成也随纳米颗粒所处的环境而发生变化。当纳米材料由血清环境进入细胞质后，其表面的蛋白组成会发生变化，但仍然可以部分保留血清环境中形成的蛋白冠成分，因此有科学家提出鉴定蛋白冠的组成可以推测纳米材料进入细胞的定位过程。

利用荧光标记蛋白与纳米材料形成的蛋白冠，科学家发现蛋白冠与纳米材料一起经内吞途径进入细胞。进入细胞后，蛋白冠在溶酶体内降解。蛋白冠的存在可以有效介导细胞对纳米材料的吞噬，并缓解正电性纳米材料的急性细胞毒性。蛋白冠中蛋白的糖基化修饰可以介导纳米材料与细胞之间的相互作用，如影响细胞内吞和相关信号通路等。蛋白冠的形成可以影响纳米材料的特性，如蛋白冠的存在可以阻碍转铁蛋白修饰纳米颗粒的靶向作用。对纳米材料进行修饰后，如利用聚乙二醇修饰纳米材料，可以有效减少纳米材料表面蛋白的吸附，保持纳米材料的靶向性。另外，纳米材料本身可以诱导所吸附蛋白的结构发生变化，从而介导不同的生物效应。

研究蛋白冠有助于深入理解纳米材料在生物应用中发挥功能的过程和机理，从而通过调控蛋白冠来降低纳米材料引起的负面作用及改善纳米材料在生物医药应用中的功效。