在用AuNPs喷墨打印的硅板上Hela细胞的生长情况
AuNPs对细胞不仅仅具有毒性,而那些不能进入细胞的AuNPs往往是能促进细胞生长的。Jiang等通过将溶液中的AuNPs的大聚集体加入到细胞中,以及AuNPs固定在模板上的方法研究了AuNPs聚集体和细胞的相互作用。研究结果证明了在细胞外,即未被胞吞的AuNPs聚集体不是惰性的,而那些没有保护膜的AuNPs聚集体(也就是表面上没有配体的AuNPs) 往往是能促进细胞生长的。
下图中上方是在硅片上通过喷墨打印成的有保护层的金纳米的格子,下方是将此硅板加热到500℃后,格子线上的AuNPs变成了无保护层的裸金聚集体。经过和Hela细胞共生长4天后,在裸金聚集体上Hela细胞大量生长。通过以上研究结果介绍,不难看到,当AuNPs极大或形成聚集体后,它们不能被胞吞,但却有促进细胞增殖的功能。因此可以利用金颗粒的这种效应,实现一些难于增殖或者良性细胞的快速增殖,如肝细胞、胰岛β-细胞、干细胞等。这对AuNPs的药用具有重要意义。
虽然这方面的作用机理并不十分清楚,但是如果从一些不能进入细胞的外源性物质与细胞的作用来看,可以推测是和细胞膜上的受体介导作用有关的。常见的膜受体类型有离子通道型受体、G-蛋白偶联受体、受体酪氨酸激酶。受体蛋白将细胞外信号转变为细胞内信号,经信号级联放大、分散和调节,最终产生一系列综合性的细胞应答,包括下游基因表达的调节、细胞内酶活性的变化、细胞骨架构型和DNA合成的改变等。
2012年Nobel化学奖授予了研究细胞膜上受体介导作出杰出贡献的两位科学家,Lefkowitz和Kobilka。他们研究了各种外来信息和细胞膜上的G蛋白偶联受体作用时的工作机制。阐明了这种受体是和眼睛视网膜中的光受体视紫红质的蛋白结构一样,由7个跨膜蛋白组成的。外来的信号(光、药物等)通过活化细胞表面的受体,使之改变形状,触发细胞内的级联反应。它们在膜外表面的存在可能通过调动和激发细胞内信号途径,促使细胞生长。
许多AuNPs和膜上的受体蛋白质有着非特异性结合的性质,此效应带有较大的普适性。但是对于阻挡在细胞膜外面的AuNPs是如何能激活细胞的细节,可以说是一无所知。这是一个纳米药物学的全新研究领域,值得进行深入的研究。