journal article·2020

Polyelectrolyte stiffness on gold nanorods mediates cell membrane damage

Nurul ‘Ain Azman, Laurent Bekale, Thanh Xuan Nguyen, James Chen Yong Kah

Nanoscale· Volume 12· Issue 26
Publisher page

Abstract

Charge and surface chemistry of gold nanorods (AuNRs) are often considered the predictive factors for cell membrane damage. Unfortunately, extensive research on AuNR passivated with polyelectrolyte (PE) ligand shell (AuNR-PE) has hitherto left a vital knowledge gap between the mechanical stability of the ligand shell and the cytotoxicity of AuNR-PEs. Here, the agreement between unbiased coarse-grained molecular dynamics (CGMD) simulation and empirical outcomes on hemolysis of red blood cells by AuNR-PEs demonstrates for the first time, a direct impact of the mechanical stability of the PE shell passivating the AuNRs on the lipid membrane rupture. Such mechanical stability is ultimately modulated by the rigidity of the PE components. The CGMD simulation results also reveal the mechanism where the PE chain adsorbs near the surface of the lipid bilayer without penetrating the hydrophobic core of the bilayer, which allows the hydrophobic AuNR core to be in direct contact with the hydrophobic interior of the lipid bilayer, thereby perforating the lipid membrane to induce membrane damage.
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Research context

OpenAlex topics: Polymer Surface Interaction Studies · Gold and Silver Nanoparticles Synthesis and Applications · Nanoparticle-Based Drug Delivery

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Biomedical Engineering

National University of Singapore

Singapore

Department of Otolaryngology

Head and Neck Surgery

Stanford University

USA

Department of Mechanical Engineering

Vietnamese-German University

Vietnam

NUS Graduate School for Integrative Sciences and Engineering

Funding

Ministry of Education - Singapore · National University of Singapore

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