Bei Kontakt mit biologischen Flüssigkeiten bilden Nanopartikel schnell eine Schicht aus adsorbierten Biomolekülen, vorwiegend Proteinen, die als Proteinkorona bezeichnet wird. Diese Korona hat einen erheblichen Einfluss auf die Pharmakokinetik und Biodistribution von Nanopartikeln in vivo, weshalb eine detaillierte Charakterisierung für die rationale Entwicklung wirksamer, zielgerichteter Nanomedikamente unerlässlich ist. Jüngste Proteomikstudien haben Proteine identifiziert, die auf ionisierbaren Lipidnanopartikel-Oberflächen (LNP) angereichert sind, und deren funktionelle Auswirkungen auf die Nukleinsäureabgabe nachgewiesen. Die strukturelle Architektur dieser Protein-LNP-Wechselwirkungen ist jedoch nach wie vor unklar. In dieser Studie haben wir Kryo-Transmissionselektronenmikroskopie (Kryo-TEM) eingesetzt, um Proteinkoronen auf LNP-Oberflächen in ihrem nativen, hydratisierten Zustand direkt sichtbar zu machen. Im Gegensatz zu harten Nanopartikeln (z. B. Polystyrol), die ausgeprägte „unscharfe” Proteinhüllen bilden, sind LNPs durch Membranfusion und nicht durch die Bildung diskreter Hüllen in hohem Maße mit Lipoproteinen assoziiert. Diese strukturelle Organisation wurde bei vier LNP-Formulierungen mit unterschiedlichen Helferlipiden konsistent beobachtet. Parallele Analysen von extrazellulären Vesikeln (EVs) zeigten ein ähnliches Lipoprotein-Fusionsverhalten, was darauf hindeutet, dass dieser Mechanismus charakteristisch für lipidbasierte Nanopartikel ist. Mittels Massenspektrometrie wurden 37 Proteine in den verschiedenen Formulierungen identifiziert, wobei Apolipoproteine einen wesentlichen Anteil ausmachten, was die biochemische Signatur der Lipoproteinbindung bestätigt. Diese Ergebnisse liefern mechanistische Einblicke in die unkonventionelle Wechselwirkung von Proteinen mit LNPs, die wahrscheinlich die Biodistribution und die Organzielung beeinflusst. Diese alternative Art der Wechselwirkung zwischen Proteinen und Nanopartikeln definiert die Bindung zwischen LNPs und biologischen Systemen grundlegend neu und erfordert eine Neubewertung der Konstruktionsprinzipien, um spezifische Lipoproteinbindungen für verbesserte therapeutische Ergebnisse zu entwickeln.