手性是生物和非生物形式物質(zhì)的一種統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)度量。在過去的十年里，人們在了解手性無機(jī)納米粒子的化學(xué)和物理方面，已經(jīng)取得了相當(dāng)明顯的進(jìn)展；然而，關(guān)于它們對復(fù)雜生化網(wǎng)絡(luò)的影響，人們所知甚少。

生物分子和無機(jī)納米顆粒的分子間相互作用具有一些共性，但這些結(jié)構(gòu)在尺度、幾何形狀和手性形狀動(dòng)力學(xué)方面存在差異，這既會(huì)阻礙也會(huì)增強(qiáng)它們的鏡像不對稱復(fù)合物。

在此，來自美國密歇根大學(xué)的Nicholas A. Kotov &江南大學(xué)的匡華和胥傳來等研究者發(fā)現(xiàn)：非手性和左旋和右旋的仿生金納米顆粒，在體外和體內(nèi)表現(xiàn)出不同的免疫反應(yīng)。相關(guān)論文以題為“Enantiomer-dependent immunological response to chiral nanoparticles”于2022年01月19日發(fā)表在Nature上。

手性無機(jī)納米結(jié)構(gòu)，可通過多種方法獲得，由于其具有較強(qiáng)的手性活性和自組裝能力，在光電子學(xué)、傳感器和對映選擇性催化等領(lǐng)域，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。外消旋無機(jī)納米顆粒，可以激活免疫系統(tǒng)，納米級的手性可以調(diào)節(jié)其免疫特性，因?yàn)榭刂泼庖叻磻?yīng)的蛋白-蛋白復(fù)合物也具有納米級的尺寸和鏡像不對稱。

盡管化學(xué)作用力的共性以及有可能與蛋白質(zhì)形成鎖鑰復(fù)合物，但無機(jī)納米粒子核的剛性，可能會(huì)極大地阻礙免疫系統(tǒng)對納米粒子對映體的識(shí)別，因?yàn)樯锓肿訌?fù)雜形狀的動(dòng)態(tài)適應(yīng)，往往需要鎖和鑰匙的相互作用。蛋白質(zhì)冠的形成，也可能掩蓋了粒子核幾何形狀的不對稱性。通過研究具有強(qiáng)鏡像不對稱的納米顆粒對免疫細(xì)胞的激活，將有助于闡明納米手性在系統(tǒng)水平生物反應(yīng)中的作用，并為基于手性的納米疫苗佐劑設(shè)計(jì)提供方法。

仿生納米粒子，表現(xiàn)出分子和納米尺度的手性，與表面配體和納米粒子整體的幾何形狀相對應(yīng)。這兩種手性尺度，都可以在細(xì)胞信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的激活中發(fā)揮作用，研究者在這里工作的一個(gè)重要任務(wù)，就是區(qū)分它們的生物效應(yīng)。然而，由于典型的手性納米顆粒的合成涉及分子和納米級手性的耦合，很難明確地將生物效應(yīng)指定給其中一個(gè)或另一個(gè)。

為了解決這個(gè)難題，在此，研究者采用了一種通過圓偏振光(CPL)或線偏振光，照射種子顆粒制備金納米顆粒對映體的光合方法。在保證化學(xué)參數(shù)不變的情況下，通過改變光照參數(shù)可以改變納米顆粒的不對稱程度。研究者發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)非手性和左旋和右旋的仿生金納米顆粒，在體外和體內(nèi)表現(xiàn)出不同的免疫反應(yīng)。利用圓偏振光(CPL)輻照制備手性可控、光學(xué)各向異性因子(g因子)高達(dá)0.4的納米顆粒。

研究者發(fā)現(xiàn)，納米顆粒與粘附G-蛋白偶聯(lián)受體(AGPCRs)家族中的兩種蛋白結(jié)合——即CD97簇分化蛋白和表皮生長因子樣模塊受體1 (EMR1)——結(jié)果是力學(xué)敏感鉀離子流出通道的打開，炎癥小體免疫信號(hào)復(fù)合物的產(chǎn)生，以及小鼠骨髓源樹突狀細(xì)胞的成熟。體內(nèi)和體外的免疫反應(yīng)均單調(diào)依賴于納米粒子的g因子，表明納米尺度的手性可用于調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的成熟。最后，作為H9N2流感病毒疫苗的佐劑，左手型納米顆粒的效率比右手型納米顆粒高得多(1,258倍)，這為納米手性在免疫學(xué)上的應(yīng)用開辟了一條道路。

原文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-04243-2#citeas

http://foodsci.jiangnan.edu.cn/szdw/js/K/kh.htm

http://foodsci.jiangnan.edu.cn/szdw/js/X/xcl.htm

http://foodsci.jiangnan.edu.cn/info/1106/4700.htm