单层保护的金纳米颗粒（GNPs）的疏水性是影响自组装、优先结合到蛋白质和膜以及其他纳米−生物相互作用的重要设计参数。由于决定纳米级疏水性的界面水结构的非加性，协同扰动等，使得预测单层组分对纳米颗粒疏水性的影响充满挑战性。

近日，美国威斯康星大学麦迪逊分校Reid C. Van Lehn报道了通过使用原子分子动力学模拟来计算纳米颗粒-水界面处的局部水合自由能，从而量化纳米颗粒的疏水性。

文章要点

1）模拟结果显示，大尺寸GNPs的疏水性主要取决于配体端基化学性质。然而，对于小尺寸GNPs（2-6 nm），长的烷硫醇配体相互作用形成各向异性的束，这导致疏水性在空间上有很大的变化，即使对于均匀的单层组成也是如此。

2）进一步的研究表明，GNPs的疏水性是通过改变配体结构、配体化学和金核大小来调节，单纯强调单配体的性质并不足以表征疏水性。进一步量化GNPs的水合自由能，研究发现，表面曲率，配体无序，GNP大小和配体构象均会影响GNP疏水性，这是配体−配体和配体−水相互作用的结果，而这些相互作用不能单纯依靠单配体描述符（如logP）。

3）研究人员最后将GNPs的局部水合自由能与水和丙烷分子之间的竞争结合联系起来，以阐明水合自由能如何预测疏水部分的优先结合。

这些结果表明，在纳米尺度上量化GNP的疏水性可以用来设计GNP的表面性质，使其与生物分子(如蛋白质或脂质双层)具有选择性的相互作用。

参考文献

Alex K. Chew, et al, The Interplay of Ligand Properties and Core Size Dictates the Hydrophobicity of Monolayer-Protected Gold Nanoparticles, ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.0c08623

https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c08623