金纳米颗粒的胆固醇功能化增强神经活动的光激活

摘要： 附着于神经元质膜胞外侧的纳米金颗粒（AuNPs）可通过短暂光脉冲诱发动作电位（APs）。最新技术能将AuNP生物偶联物稳定结合至神经元膜蛋白（离子通道），实现光激发偶联介导的可靠AP生成。但若采用非蛋白特异性方式将AuNPs结合至质膜，或可为同一组织内多种可兴奋神经元建立光响应性提供更简便的单步方案?；诘ü檀伎刹迦胫誓さ奶匦?，本研究测试了末端修饰胆固醇的线性二氢硫辛酸-聚乙二醇（DHLA-PEG）链功能化AuNPs（AuNP-PEG-Chol）能否诱导神经元光生AP。以20nm球形AuNP-PEG-Chol偶联体标记大鼠背根神经节（DRG）神经元（约30%表面配体DHLA-PEG-COOH连接PEG-Chol）。电流钳记录显示，此类标记的DRG神经元能响应532nm微秒/毫秒级光脉冲产生AP，该特性源于胆固醇组分促进AuNP-PEG-Chol偶联体与质膜的紧密锚定。其光诱导AP及阈下去极化反应与既往大分子免疫偶联靶向通道蛋白的AuNP偶联体效果相似，可能反映AuNP-PEG-Chol通过等离激元光吸收引发质膜轻微快速加热后，同步诱发跨膜去极化电容电流的能力。值得注意的是，通过记录电极缓冲液递送至DRG神经元的AuNP-PEG-Chol同样赋予光响应性，证实其与质膜胞内侧（细胞面）结合的有效性。结果表明AuNP-PEG-Chol偶联体能赋予神经元即时稳定的直接光响应，该策略为建立可兴奋细胞光敏感性提供了通用方法，对探索特定组织适用AuNP介导的神经活动光调控具有重要价值。