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Lipid Nanodisc-Templated Self-Assembly of Gold Nanoparticles into Strings and Rings
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2017-03-22 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsnano.6b08043 Hari Sharma 1 , Elena E. Dormidontova 1
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2017-03-22 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsnano.6b08043 Hari Sharma 1 , Elena E. Dormidontova 1
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Gold nanoparticles (AuNPs) exhibit strong fluorescent and electromagnetic properties, which can be enhanced upon clustering and used in therapeutic, imaging, and sensing applications. A combination of gold nanoparticles with lipid nanodiscs can be attractive for AuNP self-assembly and useful in biomedical applications. Using molecular dynamics simulations we show that lipid nanodiscs can serve as templates for AuNP clustering into rings and string-like structures. We demonstrate that equilibrium encapsulation of 1 nm hydrophobically modified AuNPs into lipid nanodiscs composed of a mixture of dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) and dihexanoylphosphatidylcholine (DHPC) lipids occurs at the rim and results in formation of a ring of gold. The interior of the nanodisc is inaccessible to AuNPs due to the DPPC liquid crystalline order. With temperature increase the lipid order diminishes, initiating the nanodisc transformation into a vesicle, upon which encapsulated AuNPs cluster into a close-packed string or nanoring, thereby stalling the vesiculation process at a “round vase” or cup-like stage depending on the AuNP concentration. In contrast, encapsulation of AuNPs by an equilibrium lipid vesicle results in its deformation with randomly clustered AuNPs, in agreement with experimental observations. We characterize the AuNP cluster size and surface-to-surface pair distribution, both of which impact the AuNP luminescent properties. We investigate the effect of alkane tether length on the nanodisc stability and AuNP clustering inside the nanodiscs and vesicles. Our results show that lipid nanodiscs can enhance gold cluster formation, which can be further exploited in imaging applications.
中文翻译：
脂质纳米盘模板化的金纳米颗粒自组装成字符串和环。
金纳米颗粒（AuNPs）具有很强的荧光和电磁特性，可在聚集成团后增强并用于治疗，成像和传感应用。金纳米颗粒与脂质纳米盘的结合对于AuNP自组装可能具有吸引力，并在生物医学应用中很有用。使用分子动力学模拟，我们表明脂质纳米盘可以作为AuNP聚簇成环和线状结构的模板。我们证明了1 nm疏水修饰的AuNPs到脂质纳米盘的平衡封装，该脂质纳米盘由二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）和二己酰磷脂酰胆碱（DHPC）脂质的混合物在边缘发生，并导致形成金环。由于DPPC液晶顺序，AuNP无法访问纳米光盘的内部。随着温度的升高，脂质顺序降低，从而开始将纳米圆盘转变为囊泡，在囊泡上，封装的AuNPs聚集成密排的线或纳米环，从而使囊泡化过程停滞在“圆形花瓶”或杯状阶段，具体取决于AuNP专注。相比之下，与实验观察结果一致，平衡脂质囊泡对AuNPs的包裹会导致其随随机聚簇的AuNPs变形。我们表征了AuNP团簇的大小和表面对表面的分布，这两者都会影响AuNP的发光特性。我们调查烷烃系链长度对纳米光盘稳定性和AuNP聚集在纳米光盘和囊泡中的影响。我们的结果表明，脂质纳米盘可以增强金簇的形成，
更新日期：2017-03-22
中文翻译：
脂质纳米盘模板化的金纳米颗粒自组装成字符串和环。
金纳米颗粒（AuNPs）具有很强的荧光和电磁特性，可在聚集成团后增强并用于治疗，成像和传感应用。金纳米颗粒与脂质纳米盘的结合对于AuNP自组装可能具有吸引力，并在生物医学应用中很有用。使用分子动力学模拟，我们表明脂质纳米盘可以作为AuNP聚簇成环和线状结构的模板。我们证明了1 nm疏水修饰的AuNPs到脂质纳米盘的平衡封装，该脂质纳米盘由二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）和二己酰磷脂酰胆碱（DHPC）脂质的混合物在边缘发生，并导致形成金环。由于DPPC液晶顺序，AuNP无法访问纳米光盘的内部。随着温度的升高，脂质顺序降低，从而开始将纳米圆盘转变为囊泡，在囊泡上，封装的AuNPs聚集成密排的线或纳米环，从而使囊泡化过程停滞在“圆形花瓶”或杯状阶段，具体取决于AuNP专注。相比之下，与实验观察结果一致，平衡脂质囊泡对AuNPs的包裹会导致其随随机聚簇的AuNPs变形。我们表征了AuNP团簇的大小和表面对表面的分布，这两者都会影响AuNP的发光特性。我们调查烷烃系链长度对纳米光盘稳定性和AuNP聚集在纳米光盘和囊泡中的影响。我们的结果表明，脂质纳米盘可以增强金簇的形成，
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