水凝胶配方控制PEG微粒中蛋白质和纳米颗粒的尺寸依赖性积累

水凝胶因其传输特性可通过材料设计进行调控，因而被广泛应用于传感、递送和组织工程。然而，尽管水凝胶的渗透性常通过小分子进行表征，许多实际应用依赖于更大尺寸物种的摄取与保留，包括蛋白偶联物和纳米颗粒。在此，我们系统研究了聚乙二醇（PEG）-丙烯酸酯水凝胶微粒的配方如何影响跨越宽广尺寸范围的信号生成探针的累积。我们在一个包含36种条件的设计空间内制备了颗粒，该设计空间中PEG-丙烯酸酯标称分子量、聚合物质量分数和紫外交联剂量均有所变化，并将配方依赖性的探针累积与颗粒溶胀行为相关联。提高PEG-丙烯酸酯的标称分子量并降低聚合物质量分数，可获得溶胀程度更高的颗粒，并显著增强荧光链霉亲和素偶联物的累积；对于藻蓝蛋白和藻红蛋白等体积较大的标记物，其效应最为显著。金纳米颗粒的累积则受配方限制更为严格，可检测到的比色信号主要出现在最为宽松的配方中。上述结果建立了将PEG水凝胶配方与尺寸依赖性累积联系起来的设计规律，并表明适用于小分子探针的配方可能并不适合更大尺寸的报告分子。更广泛而言，该框架可为颗粒基分析以及其他涉及大分子或纳米尺度材料传输的重要应用中的水凝胶设计提供指导。

水凝胶因其传输特性可通过材料设计进行调控，因而被广泛用于传感、递送和组织工程。然而，尽管水凝胶渗透性通常通过小分子进行表征，许多实际应用依赖于更大尺寸物种的摄取与保留，包括蛋白偶联物和纳米颗粒。本文系统研究了聚乙二醇（PEG）-丙烯酸酯水凝胶微粒的配方如何影响跨越广泛尺寸范围的信号生成探针的积累。我们在一个包含36种条件的设计空间内制备了微粒，该空间变化了标称PEG-丙烯酸酯分子量、聚合物质量分数和紫外交联剂量，并将配方依赖的探针积累与微粒溶胀行为联系起来。提高标称PEG-丙烯酸酯分子量并降低聚合物质量分数会生成溶胀程度更高的微粒，并显著增强荧光链霉亲和素偶联物的积累；对于藻蓝蛋白和藻红蛋白等体积较大的标记物，这种效应最为显著。金纳米颗粒的积累对配方的限制更强，可检测到的比色信号主要出现在渗透性最高的配方中。这些发现建立了将PEG水凝胶配方与尺寸依赖性积累联系起来的设计规则，并表明适用于小探针的配方可能并不适用于更大报告分子。更广泛地说，该框架可为颗粒基分析以及其他涉及大分子或纳米尺度材料传输的重要应用中的水凝胶设计提供指导。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.07.741917v1?rss=1

🏷️ PEG水凝胶 尺寸依赖性积累 蛋白质偶联物 纳米颗粒 溶胀行为 材料传输