背景:纳米金颗粒因为具有特殊的表面等离子共振和理化性质,因而在原位成像、药物靶向运输等领域具有广阔的应用前景。但基于纳米金颗粒开发的药物在应用中通常采取静脉注射的方式以提高生物利用度,所以上述纳米药物的血液相容性是一个值得关注的问题。本课题组前期研究发现巯基聚乙二醇修饰的金纳米颗粒（PEG@AuNPs）被红细胞摄取后会诱发氧化损伤,导致红细胞膜上的带3蛋白发生聚簇化并损伤红细胞携释氧功能和变形能力,但PEG@AuNPs诱导红细胞氧化损伤的机制尚不明确。所以本课题从分析PEG@AuNPs对血红蛋白的携释氧功能的影响入手,进而探讨PEG@AuNPs对红细胞能量代谢的调控,为系统分析PEG@AuNPs的血液相容性和后续PEG@AuNPs类纳米药物的研发提供参考。目的:为阐明三种粒径PEG@AuNPs对红细胞造成氧化损伤的机理,我们从分析PEG@AuNPs与血红蛋白之间的相互作用入手,分析PEG@AuNPs对血红蛋白携释氧功能的影响,以及红细胞摄取PEG@AuNPs后对生理代谢的影响。同时检测了两种配基纳米金颗粒对血浆凝血系统和三种血液细胞功能的影响,从而更全面的分析纳米金颗粒的血液相容性。方法:①我们合成了三种粒径PEG@AuNPs,并对其理化性质进行了表征。并采用紫外光谱、Far-UV圆二色谱、表面等离子体共振和拉曼光谱等方法检测了 PEG@AuNPs与血红蛋白、白蛋白的相互作用,以及对血红蛋白结构和功能的影响。②结合电感耦合等离子体质谱和四种细胞内吞抑制剂分析了三种粒径PEG@AuNPs的入胞机制。③通过本课题组搭建的红细胞功能评价平台和代谢组学技术,分析诱导血红蛋白脱氧的三种粒径PEG@AuNPs在37℃孵育条件下对代谢的调控,以及对红细胞变形性和携释氧功能等指标的影响。④结合Percoll不连续密度梯度离心和ICP-MS研究13nm PEG@AuNPs和柠檬酸钠包裹的纳米金（CT-AuNPs）与全血37℃孵育后在血液细胞中的分布,以及对血浆凝血系统和三种血液细胞功能的影响。结果:①紫外吸收光谱和动态光散射数据表明蛋白质会在PEG@AuNPs表面形成蛋白晕导致水合粒径增大。同时圆二色谱和拉曼光谱等数据显示,PEG@AuNPs通过影响蛋白空间结构诱导血红蛋白脱氧。②ICP-MS数据显示三种粒径PEG@AuNPs的入胞效率有差异,粒径越大越容易被红细胞摄取,同时低温会降低红细胞的摄取效率。小粒径的4.5nm和13nm PEG@AuNPs主要依赖胞膜窖介导的胞吞作用进入红细胞。而更大粒径的30nm PEG@AuNPs进入红细胞的过程中,非受体依赖的网格蛋白介导的胞吞作用也起到了重要的作用。③三种粒径PEG@AuNPs会诱导血红蛋白脱氧并与带3蛋白结合;并通过抑制磷酸戊糖途径破坏红细胞内氧化/还原平衡从而对红细胞造成氧化损伤。并且三种粒径PEG@AuNPs都会影响红细胞变形性和携释氧功能。④13nm PEG@AuNPs和CT-AuNPs与全血孵育后,我们通过Percoll不连续密度梯度离心分离出了血浆、白细胞、血小板和红细胞四种血液组分,并采用ICP-MS分析了两种纳米金颗粒在血液组分中的分布。研究发现三种血液细胞都会摄取两种纳米金颗粒,并且大量的纳米金颗粒积累在血小板中。检测显示两种纳米金颗粒对红细胞溶血率和变形性影响较小,也不会刺激单核细胞释放IL-1β。PEG@AuNPs对血小板活化和聚集功能的影响较小,但高浓度的CT-AuNPs会导致血小板活化和聚集功能受损。结论:PEG@AuNPs与血红蛋白的特异性作用会导致血红蛋白脱氧,其中大粒径PEG@AuNPs诱导脱氧的效应最为显著。而deoxy-Hb与带3蛋白后会调节红细胞内的能量代谢,抑制磷酸戊糖途径的同时激活糖酵解途径。作为成熟外周血红细胞中主要的NADPH产生途径,磷酸戊糖途径受到抑制会导致胞内NADP+/NADPH比值升高,进而诱导氧化损伤。而且PEG@AuNPs粒径越大,对磷酸戊糖途径的抑制效果越明显。这是一种纳米材料通过改变Hb氧合状态,进而调节能量代谢并诱导红细胞氧化损伤的全新机制。此外,在全血孵育实验中大量的纳米金颗粒积累在血小板中值得后续关注。