基于Spy化学的纳米氧化铁表面蛋白固定技术

功能性蛋白质修饰的氧化铁纳米颗粒（IONPs）在生物医学领域具有巨大的应用前景。传统的蛋白质修饰方法，例如静电吸附和共价偶联。蛋白吸附是不稳定，且非特异性的；而共价偶联可能会改变蛋白质的结构，最终造成蛋白质活性的部分丧失。由于粒径小于30 nm的小尺寸IONPs具有较高的表面能，在其上修饰活性蛋白尤其困难。为此，本研究开发了一种基于Spy化学的通用修饰方法，用于快速和稳定地将蛋白质固定在小尺寸的IONPs上，此方法只要求纳米粒子表面存在能与SpyCatcher偶联的活性基团。首先通过与活性基团交联，将SpyCatcher肽包覆在IONPs表面，然后将设计出的模型蛋白SpyTag-融合蛋白（即融合了SpyTag的增强型绿色荧光蛋白，SpyTag-EGFP）通过自组装直接耦合到SpyCatcher修饰的IONPs上，这种方法是自发且稳定的，同时避免了化学反应对功能性蛋白活性的影响。获得的EGFP功能化的IONPs具有稳定的绿色荧光，良好的磁学性能。此外，与单纯的IONPs相比，EGFP功能化的IONPs其细胞内化效率明显提高，可用于高效标记细胞和细胞示踪。

本研究报道的这种基于Spy化学的在IONPs上固定蛋白质的策略具有巨大的应用潜力，可作为平台技术在IONPs上固定功能性蛋白，实现其多功能应用。相关论文已被Journal of Materials Science & Technology杂志接收并发表: https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.03.036。