Inaktivierung von Proteinen und Zellen durch Laserbestrahlung von ...

48 Theorie
Außer Ladungen spielen hydrophobe Gruppen, die sich zu dem Gold hin ausrichten,
bei der Bindung eine Rolle [81]. Die van der Waals Wechselwirkungen
werden durch diese Umstrukturierung ebenfalls beeinflußt. Bei einer Bindung
von Proteinen ist demnach darauf zu achten, dass die Proteine einerseits fest an
die Partikel gebunden sind, andererseits durch die Bindung nicht denaturieren.
Roth [162, 163] hat für die Konjugation, die diesen Kompromiß erfüllt, das Konzept
entworfen, die Proteine in einem Puffer nahe an ihrem isoelektrischen Punkt
zu konjugieren, damit die effektive Ladung der Proteine gering ist und einzelne
stark geladene Gruppen nicht für eine Denaturierung bei der Bindung sorgen.
Auch nahe am isoelektrischen Punkt stehen noch ausreichend viele Ladungen im
Protein für die Bindung zur Verfügung.
Für eine Konjugation sind entsprechend die Ladung einzelner Proteingruppen,
die Gesamtladung und die Verteilung der hydrophoben Gruppen entscheidend.
Eine effektive Konjugation mit noch intaktem Protein ist nur möglich, wenn die
hydrophoben Gruppen und ausreichend viele geladene Gruppen an die Proteinaußenseite
gebracht werden können, ohne dass die Proteinkonformation stark
gestört wird. Es konnte von Bendayan gezeigt werden, dass nicht nur Antikörper,
sondern auch etliche Enzyme wie z.B. Nuklease so weit auf den Goldpartikeln stabilisiert
werden können, dass sie auch nach mehreren Präparationschritten für die
Elektronenmikroskopie an das Partikel gebunden bleiben. Gleichzeitig werden sie
in ihrer Struktur und Beweglichkeit nur so gering beeinflußt, dass sie weiterhin
enzymatisch aktiv sind [13, 162, 163].
Die Bindung kann sowohl elektronenmikroskopisch als auch direkt optisch kontrolliert
werden, da eine hohe Elektrolytkonzentration bei nicht erfolgter Konjugation
zu einer Aggregation der Nanopartikel führt, die zu einer spektralen
Verschiebung der Absorption führt. Aggregate zeigen dabei analog zu großen
Partikeln eine stark ins Rote verschobene Absorption, wohingegen vereinzelte
Partikel unterhalb von 60 nm eine deutlich ins Blaue verschobene Absorption
aufweisen. Sind die Partikel vollständig mit Protein bedeckt und dadurch in der
Ladung neutralisiert, kommt es nicht mehr zu einer Aggregation, so dass ein
Farbumschlag bei Zugabe von einem starken Elektrolyt nicht mehr stattfindet.