近日，依托于武汉物理与数学研究所的中科院生物磁共振分析重点实验室的生物医学代谢组学研究组，在不同表面修饰金纳米棒暴露对细胞代谢影响的研究方面取得新进展，相关研究结果发表在生物材料权威期刊Advanced Healthcare Materials上。

金纳米棒在细胞成像、药物载体以及生物医学诊断和癌症的热疗中有潜在的应用前景。金纳米棒具有独特的物理化学和光学性质，可以通过表面修饰实现多功能，但目前关于其经过不同表面修饰后，影响细胞代谢的机制并不清楚，而了解金纳米棒结构与生物系统的相互作用对设计制造特定功能的纳米材料极为重要。因此，研究不同大小、不同表面修饰的金纳米材料与生物体的相互作用及其毒作用机理，揭示金纳米的结构和生物效应的内在关系，是进一步发展金纳米材料亟需解决的关键科学问题。

生物医学及代谢组王玉兰研究员、柳志刚博士等采用代谢组学技术并结合分子生物学、细胞成像方法研究了不同表面修饰金纳米棒对A549细胞及16HBE细胞的代谢影响。A549细胞来源于人肺腺癌细胞，而16HBE细胞来源于正常人支气管上皮细胞。PSS（聚苯乙烯磺酸钠）、PDDAC（聚二烯丙基二甲基氯化铵）和PEI（聚乙烯亚胺）被用于修饰金纳米棒，合成后的PSS金纳米棒表面呈负电荷，而PDDAC及PEI修饰的金纳米棒表面呈正电荷。研究发现正电荷与负电荷的金纳米棒引发细胞不同的代谢应答。同时，这些金纳米棒对A549细胞的毒性作用以及代谢影响明显大于16HBE细胞。而PEI修饰的金纳米棒显示出对A549细胞最大的杀伤作用及代谢紊乱，同时对16HBE细胞具有较小的影响。金纳米棒导致的这些代谢影响主要表现在能量代谢、胆碱代谢、己糖胺途径以及氧化应激等方面。同时，研究还发现阳离子金纳米棒可能会靶向胆碱代谢来杀伤癌细胞。这些结果为理解金纳米棒生物学效应提供了较为详实的代谢组分子信息，这些信息对理解纳米材料与生物体的作用以及为筛选及设计更高效低毒的纳米材料具有指导作用，突出了代谢组学在评估纳米材料生物效应的应用价值。

此项研究得到了国家科技部（2012CB934004）及自然科学基金委（21675169，21175149，91439102，21375144）的支持。