日本大阪大学研究生院理学研究科的Reham Samir Hamida博士生、蛋白质研究所蛋白质物理生物学研究室的铃木团副教授，以及人类元宇宙疾病研究基地的原田庆惠特任教授（常勤）、京都工艺纤维大学的外间进悟助教、新加坡国立大学James Chen Yong Kah副教授等人组成的国际联合研究团队，利用微藻提取液的绿色合成法，开发出了合成高品质金纳米粒子的方法。相关研究成果被选为《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》11月7日刊封面报道。
供图：大阪大学
金纳米粒子是直径约为数十纳米的极小金粒子，具有吸收光并转化为热能的性质（光热转换），因此被寄予在癌症光热治疗等领域获得应用。然而，既往研究中的化学合成方法难以避免粒子聚集和不稳定，为防止这些问题往往需要使用有害的化学物质，其生物相容性以及对环境的不良影响成为亟需解决的课题。
研究团队注意到了具有耐高温特性的新型绿藻Coelastrella thermophila，以及在食品领域也广为人知的蓝藻Arthrospira sp.（螺旋藻）。这些藻类的提取液中富含具有还原作用的蛋白质、多糖和脂肪酸等天然分子，通过将其作为还原剂兼稳定剂，无需有害化学药品即可一步合成出金纳米粒子，并成功优化了合成条件。
这种方法获得的金纳米粒子的粒径为数十纳米，藻类来源的分子在其表面自然产生自组织式吸附。因此，在溶液中即使经过48小时以上仍能保持稳定分散状态而不发生聚集，并维持较高的光热稳定性。
与既往化学合成得到的金纳米粒子相比，这种由天然分子进行表面修饰的粒子可缓和与细胞的相互作用，对正常细胞（Vero细胞）的毒性更低，其生物相容性更为优异。
此外，在以绿色激光（532纳米）照射验证其光热效应时，生物来源的金纳米粒子能够高效将光能转化为热能，同时生成活性氧（ROS），从而杀死癌细胞（HeLa细胞）。
由此，研究团队确立了一种无需有害药品即可一步合成金纳米粒子、环保且可持续的工艺。该方法同时实现了此前存在课题的纳米粒子稳定性、生物相容性和功能性，未来通过控制粒径和形状，有望成为光热治疗、药物递送、生物传感等下一代纳米医疗技术的基础。此外，这种不使用化学药品的生物来源纳米材料合成，作为可大幅降低环境负荷的新型制造技术，不仅在医疗领域，在催化、电子元件、光学材料等产业应用的带动效应也令人期待。
铃木副教授表示，“我们致力于理解‘生物对来自环境温度变化及生命活动所释放的热量，是如何在细胞层面感知并作出反应的’。为此，开发相关的观测与操作技术是重要的支柱。本项目作为开发的的一个部分，起始于留学生Reham的研究课题，并以她为中心发展为跨领域融合型的国际研究。也请欣赏刊载于期刊封面上由她创作的精美插图。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：ACS Sustainable Chemistry & Engineering
论文：Microalgae-Mediated Synthesis of Functionalized Gold Nanoparticles with High Photothermal Stability
DOI：doi.org/10.1021/acssuschemeng.5c07786
