让纳米载体表面功能化更精准，助力医学应用

自组装纳米载体在药物递送、诊断成像、疫苗开发等领域潜力巨大，但其表面功能化一直面临挑战：传统方法效率低、配体分布不均，共价结合可能破坏载体结构，末端功能化聚合物的配体易被掩埋或向内取向，导致生物活性降低。本研究提出一种突破方法，通过激活传统认为惰性的聚乙二醇（PEG）冠层，实现纳米载体表面精准且空间可控的功能化。

研究灵感源于PEG的动态特性：热历史变化可通过构象改变驱动囊泡进入不同能量状态；PEG脱水过程在能量上有利，且能像酶-底物相互作用的诱导契合模型那样动态调整构象以适应客体分子。分子动力学模拟显示，石墨烯等疏水表面可触发PEG脱水，增强其与客体分子的相互作用，其中芘对PEG冠层表现出显著亲和力。

为验证该策略，研究设计并合成了五种芘共轭分子（Py-Xs），涵盖小分子、维生素、多糖、肽和蛋白质（如三苯基膦TPP、叶酸FA、透明质酸HA、RGD肽、绿色荧光蛋白GFP）。通过共聚焦显微镜观察，装载Py-Xs的微米级聚合物囊泡显示清晰荧光，且荧光沿膜均匀分布；Py-GFP装载的囊泡中，芘和GFP的荧光信号高度重合，证实共定位。利用芘与FITC的荧光共振能量转移（FRET）进一步验证：激发Py-Xs后，FITC标记的聚合物囊泡荧光显著增强，离心重悬后荧光强度稳定，确认Py-Xs成功插入囊泡。该策略对超小聚合物纳米囊泡（~189 nm）、PEG纳米凝胶（~162.5 nm）和PEG化脂质体（~180 nm）均适用，显示广泛适用性。

稳定性测试表明，在 Milli-Q水、PBS和细胞培养基中，经五次离心重悬后，Py-Xs仍保留超40%。zeta电位测定显示，Py-TPP装载使囊泡表面电位从-33.33 mV升至26.03 mV，而Py-FA和Py-RGD则降低表面电位。定量分析显示，每个聚合物囊泡可插入约1.77×10⁴个Py-TPP、1.11×10⁴个Py-FA、1.16×10⁴个Py-RGD、1.26×10³个Py-HA和7.94×10³个Py-GFP。

生物学功能实验证实：Py-TPP功能化囊泡可靶向线粒体，与HeLa细胞线粒体荧光共定位；Py-HA功能化囊泡能促进SKOV-3细胞迁移，划痕实验中12小时迁移率显著高于PBS组；Py-FA通过叶酸受体（FR）介导增强内吞，HeLaUFR细胞（高表达FR）对Py-FA/Poly的摄取量是未功能化囊泡的2.3倍；Py-RGD通过整合素αvβ3受体介导内吞，加入特异性抗体后内吞量降至未功能化水平。

该方法克服了传统共价和非共价功能化的局限：无需复杂化学反应，保留配体完整性；Py-PEG相互作用稳定性高，不受环境因素影响；实现配体空间可控分布，生物功能多样。为纳米载体表面功能化提供了一种高效、简便、通用的策略，在纳米医学和生物材料领域具有重要应用前景。