阳离子化荧光金纳米簇的合成及siRNA递送研究

基于Small interfering RNA(siRNA)的RNA干扰(RNA interference, RNAi)策略已经成为生物医学研究的常规手段,而通常采用的基于聚阳离子或阳离子磷脂的siRNA递送系统递送效率低、细胞毒性高,而且缺少示踪功能,严重制约了siRNA药物临床转化。为克服传统siRNA递送载体的不足,本研究发展了一种新型siRNA荧光纳米递送系统。首先利用牛血清白蛋白为模板,通过生物矿化策略合成具有近红外荧光发射的金纳米簇(Gold nanocluster, GN),利用乙二胺(Ethylenediamine, EDA)或N,N-二甲基乙二胺(N,N’-Dimethylethylenediamine, DMA)对GN进行共价修饰,得到阳离子化金纳米簇(Cationic gold nanocluster, CGN),同时实现siRNA高效递送和荧光示踪。然后,以表达绿色荧光蛋白(Green fluorescence protein, GFP)的肺癌A549细胞(A549-GFP)为细胞模型,验证了CGN可实现siRNA高效递送,并沉默A549-GFP细胞的GFP表达...     

基于金纳米簇-牛血清白蛋白无酶无标记荧光探针测定芦丁的研究

以牛血清白蛋白（BSA）为模板,制备了金纳米簇－牛血清白蛋白（AuNCs－BSA）荧光探针,构建了一种无酶无标记检测芦丁的荧光传感分析方法。采用透射电镜（TEM）、紫外－可见光谱（UV－Vis）、荧光光谱（FL）表征了AuNCs－BSA的形貌和光学特性。实验结果表明,当存在芦丁时,由于BSA与芦丁的亲和力强于AuNCs,AuNCs从BSA中释放出来,导致体系的荧光猝灭。在优化实验条件下,AuNCs－BSA荧光探针对芦丁检测的线性范围为0～60 μmol/L,检出限（S/N = 3）为0.63 μmol/L。实际样品在低、中、高3个水平下的加标回收率为99.0%～103%,相对标准偏差小于3%。该荧光探针制备简单、无需任何标记、灵敏度高,为实际样品中芦丁含量的测定提供了一种简单、可靠、有效的方法。     

牛血清白蛋白修饰的近红外荧光纳米金顺磁标记分子探针

以光稳定性良好、 Stokes位移大且可近红外发射的谷胱甘肽包裹纳米金(GSH-AuNPs)为发光载体, 以4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基(4-NH₂-TEMPO)作为顺磁标记基团, 对构建发光-顺磁双模式传感分子探针进行了研究; 以牛血清白蛋白(BSA)为表面修饰剂, 通过调节荧光纳米金的表面状态, 改善顺磁标记微环境, 获得了基于顺磁基团识别诱导信号传导的荧光-顺磁双模式响应型分子探针. 顺磁标记BSA修饰GSH-AuNPs形成弱荧光-强顺磁复合物(GSH-AuNPs@BSA-TEMPO), 复合物中顺磁基团TEMPO经抗坏血酸还原后呈现出荧光增强和顺磁信号减弱现象, 表现出对抗坏血酸浓度相关的荧光Off-on与顺磁On-off的双模式响应.     

石墨烯量子点-金纳米簇比率荧光传感器用于海水pH检测

表层海洋pH正以约每年0.002的速度下降,这种变化将会对地球的化学循环和气候变化的物理化学参数产生潜在的影响。为了准确了解海洋的酸化程度,本文建立了一种快速准确检测海水pH的方法。采用柠檬酸热解法合成石墨烯量子点（GQDs）,以谷胱甘肽（GSH）为模板合成金纳米簇（GSH-AuNCs）,将GQDs和GSH-AuNCs结合制成GQDs-AuNCs比率荧光传感器,用于海水pH的检测。在酸性条件下,由于GSH-AuNCs表面的羧基发生质子化,GSH-AuNCs分子之间的静电斥力减弱因而发生聚集,荧光强度随之降低。在碱性条件下,GSH-AuNCs表面的羧基脱质子化,GSH-AuNCs分子之间的静电斥力增强,荧光强度也随之增强。在pH 2～11范围内,GQDs-AuNCs比率荧光探针的荧光强度比值(I₅₆₅/I₄₄₀)与pH之间呈线性相关。将该方法用于海水的pH检测,得到较好的实验结果。     

基于金纳米簇探针的荧光猝灭检测铁离子

以D-色氨酸为保护剂和还原剂, 采用水热法快速制备了具有强荧光的金纳米簇(D-Trp@AuNCs); 以其作为荧光探针, 建立了基于荧光猝灭的选择性高灵敏检测Fe³⁺的传感方法. 利用透射电子显微镜(TEM)、 紫外-可见光谱(UV-Vis)和红外光谱(IR)等手段对制备的金纳米簇进行了表征, 并利用荧光光谱研究了D-Trp@AuNCs的荧光性能. 结果表明, D-Trp@AuNCs具有较好的生物相容性, 其最大激发波长为370 nm, 最大发射波长为460 nm; 向金纳米簇溶液中加入Fe³⁺后, D-Trp@AuNCs的荧光发生明显猝灭, 其猝灭程度与Fe³⁺的浓度在0.3~500.0 μmol/L范围内呈现良好的线性关系, 检出限为33.1 nmol/L(S/N=3). 将该荧光探针用于实际水样中Fe³⁺的检测, 回收率为86.6%~106.5%.     

荧光金纳米团簇在小分子化合物检测中的应用

金纳米团簇(gold nanoclusters,Au NCs)是一种新型的荧光纳米材料,由几个到几百个原子组成,尺寸接近于电子的费米波长。由于量子尺寸效应,金纳米团簇显示出独特的光学特性。荧光金纳米团簇具有尺寸小、水溶性好、光物理性质好、比表面积大、表面易于修饰以及荧光性质随尺寸可调等优点,是近年来的研究热点。通过改变配体或者生物支架合成的各种荧光金纳米团簇,在传感检测、纳米标记、医学成像和光电子学等领域具有潜在的应用前景。作为新型荧光探针,荧光金纳米团簇已成功用于对阳离子、阴离子及重要的生物活性物质如过氧化氢、葡萄糖、谷胱甘肽、三磷酸腺苷、氨基酸等小分子化合物的检测。本文结合当前的研究现状,介绍了金纳米团簇在小分子化合物荧光检测中的应用,并简要评述了金纳米团簇研究中所面临的挑战及应用前景。     

手性金纳米团簇:一种新型近红外荧光探针

近红外荧光成像具有低背景荧光干扰、强组织穿透力和对生物机体无光损伤等优点, 因此发展具有良好生物相容性、量子产率高、化学及光稳定性好的水溶性长波段近红外荧光探针成为目前的研究热点. 与有机近红外荧光染料相比, 无机纳米近红外荧光探针因其具有较高的摩尔消光吸光系数和荧光量子产率、抗光漂白能力强、发射光谱集中且可调等特点而备受重视. 采用N-异丁酰基-L(D)-半胱氨酸(N-isobutyryl-L(D)-cysteine, L(D)-NIBC)手性对映异构体作为还原剂和稳定剂一步法直接制备得到两种平均粒径小于2 nm的水溶性手性金纳米团簇(L-NIBC-AuNCs和D-NIBC-AuNCs). CD光谱显示二者在230~360 nm波段的圆二色性完美对称, 荧光光谱显示二者均在900~1000 nm的近红外波段具有较强的荧光发射峰, 且二者的荧光量子产率分别达到6.9% (L-NIBC-AuNCs)和8.2% (D-NIBC-AuNCs), 细胞毒性实验表明这两种手性金纳米团簇均无细胞毒性. 上述结果表明两种手性金纳米团簇不仅符合成为近红外荧光探针的基本要求, 而且还具有不对称光学活性和潜在的手性识别能力等独特性质. 手性金纳米团簇具有成为一类全新的近红外荧光探针的潜力, 为将来实现对特定分子通过手性识别来进行体内近红外荧光示踪和成像提供了全新的思路.     

β-环糊精修饰的荧光金纳米簇的合成及其在细胞成像上的应用

通过一锅法水相合成出一种β-环糊精修饰的荧光金簇。该新型金簇具有红色荧光发射、长时间的分散稳定性和荧光稳定性。透射电镜观察其平均粒径为(1.40±0.32)nm。激光共聚焦显示金簇分散在细胞质中,荧光随金簇浓度增加而增强。细胞毒性实验证实该金簇具有良好的生物相容性。表面修饰的β-环糊精,也为金簇载药或者靶向功能化提供了更多可能性,从而进一步拓宽其在生物医学方面的应用。     

β-环糊精修饰的荧光金纳米簇的合成及其在细胞成像上的应用

通过一锅法水相合成出一种β-环糊精修饰的荧光金簇。该新型金簇具有红色荧光发射、长时间的分散稳定性和荧光稳定性。透射电镜观察其平均粒径为(1.40±0.32)nm。激光共聚焦显示金簇分散在细胞质中,荧光随金簇浓度增加而增强。细胞毒性实验证实该金簇具有良好的生物相容性。表面修饰的β-环糊精,也为金簇载药或者靶向功能化提供了更多可能性,从而进一步拓宽其在生物医学方面的应用。     

Theranostic Gold Nanoclusters for NIR-II Imaging and Photodynamic Therapy

Fluorescence imaging in the second near-infrared window(NIR-II, 1000-1700 nm) has demonstrated tremendous promise for biomedical applications, with its extraordinarily high resolution and deep tissue penetration. Ultrasmall gold nanoclusters(AuNCs) have shown unique features for NIR-II imaging, such as photostability and biocompatibility, as compared to organic NIR-II molecules or other inorganic NIR-II nanoparticles. Here, we report the first-in-class protein-capped ultrasmall AuNCs(BSA-AuNCs, BSA=bovine serum albumin) for simultaneous NIR-II imaging and photodynamic therapy. The BSA-AuNCs show a uniform size, high quantum yield and excellent photostability, display a high accumulation and long retention in 4T1 tumor, and are used for clear imaging of blood vessels and lymph nodes. Moreover, laser irradiation of these AuNCs can rapidly trigger ROS generation, leading to effective inhibition of tumor cell growth in vitro and in vivo. This study demonstrates the feasibility of a protein-capped ultrasmall AuNCs platform for theranostic applications by combining NIR-II imaging and photodynamic cancer therapy.     

Gold Nanoclusters Templated by Poly-cytosine DNA as Fluorescent Probes for Selective and Sensitive Detection of Thiocyanate

Gold nanoclusters(AuNCs) were prepared in the presence of the nucleobases of poly-cytosine DNAs in this paper. We have demonstrated tliat the fluorescence of the AuNCs is quenched by thiocyanate(SCN^-) through the interaction between SCN^- and gold atoms. AuNCs can receive energy from nucleobases to boost their emission intensity, while in the presence of SCN^-, they coordinate with Au atoms and influence the energy transfer between the nucleobases and AuNCs, leading to the fluorescence quenching. The decreased fluorescence intensity was in proportion to the concentration of SCN^- in the range of 8.0×10^-7-1.5×10^-5 mol/L with a limit of detection of 4.2×10^-7 mol/L(3σ). We further validated the practice of this probe througli the detection of SCbT in natural water samples.     

含螺吡喃端基PNIPAM的制备及其在活细胞成像中的应用

利用ATRP活性聚合制备了不同分子量的含有螺吡喃(SP)端基的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(SP-PNIPAM).考察了SP-PNIPAM的光致变色性能、荧光性能和临界转变温度,并研究了它们在活细胞成像方面的应用.螺吡喃以及SP-PNIPAM经激发后发射红色荧光.螺吡喃可以通过扩散穿过细胞膜进入细胞,因而对固定、成活细胞均能染色.而SP-PNIPAM用于细胞染色时,其染色特性与分子量有关,主要通过活细胞内吞作用进入活细胞内,因此可以选择性地用于活细胞荧光成像.     

基于铜离子修饰金纳米簇“关-开”型荧光探针检测多巴胺

以11-巯基十一烷酸(11-MUA)为还原剂和保护剂,通过一步水热法合成了具有强烈荧光的水溶性金纳米簇(AuNCs),基于Cu~(2+)修饰的AuNCs@11-MUA构建了"关-开"型荧光探针用于多巴胺(DA)的选择性、高灵敏检测.向AuNCs@11-MUA溶液中加入Cu~(2+)离子后,AuNCs@11-MUA的荧光发生猝灭,体系的荧光信号处于"关闭"状态.在DA存在下,由于DA与Cu~(2+)具有更强的结合力,形成比Cu~(2+)/AuNCs@11-MUA复合体更稳定的络合物,可将Cu~(2+)从AuNCs@11-MUA表面移除下来,从而使其荧光得以恢复,体系的荧光信号呈"打开"状态.AuNCs@11-MUA探针的荧光恢复程度与DA的浓度在2.0×10~(-7)~5.0×10~(-5)mol/L范围呈良好的线性关系,检出限为8.0×10~(-8)mol/L(S/N=3).将该探针应用于人血清和尿液中DA的检测,回收率为93.2%~97.3%,相对标准偏差RSD4.08%,表明该方法可应用于人体内多巴胺的检测.     

Influence of Pt Alloying on the Fluorescence of Fully Inorganic,Colloidal Gold Nanoclusters

Noble metal alloy nanoclusters (NCs) are interesting systems as the properties of two or more elements can be combined in one particle, leading to interesting fluorescence phenomena. However, previous studies have been exclusively performed on ligand-capped NCs from wet chemical synthesis. This makes it difficult to differentiate to which extent the fluorescence is affected by ligand-induced effects or the elemental composition of the metal core. In this work, we used laser fragmentation in liquids (LFL) to fabricate colloidal gold-rich bi-metallic AuPt NCs in the absence of organic ligands and demonstrate the suitability of this technique to produce molar fraction series of 1nm alloy NC. We found that photoluminescence of ligand-free NCs is not a phenomenon limited to Au. However, even minute amounts of Pt atoms in the AuPt NCs lead to quenching and red-shift of the fluorescence, which may be attributed to the altered surface charge density.     

金纳米簇荧光猝灭型探针高灵敏检测精胺

以紫脲酸铵(Murexide,MU)为还原剂及保护剂,采用水热合成法,合成了紫脲酸铵保护的荧光金纳米簇(MU-Au NCs),合成方法简单、快速.基于精胺对MU-Au NCs的荧光猝灭现象,建立了快速、超灵敏检测精胺的"Turn off"型荧光分析方法,在优化的条件下,本方法检测精胺的线性范围为0.003~300 μmol/L,检测限为1 nmol/L(S/N=3).本方法为构建精胺生物传感器及实际样品检测提供了理论基础和参考.     

超小金纳米簇用于荧光及CT双模态成像的研究

基于金纳米簇强烈的量子限制效应（strong quantum confinement effect,SQCE）,采用一步合成法,制备了同时具有高效近红外荧光与CT双模态成像能力的超小金纳米簇.实验表明,通过优化合成比例以及合成条件,所合成的超小金纳米簇具有很大的斯托克斯（Stokes）位移、较高的荧光强度和X射线吸收效率.除此之外,该超小金纳米簇具有良好的单分散性、稳定性和生物相容性.4T1肿瘤细胞荧光成像实验结果表明,该纳米粒子可被肿瘤细胞快速、高效地摄取.     

Study on Interaction of G-rich Oligonucleotides Modified Gold Nanoparticles with Cells

Herein, two kinds of ssDNA-GNPs (termed as PolyG₁-GNPs and PolyG₂-GNPs, respectively) were synthesized by modification of two different G-rich single-strand oligonucleotides (PolyG₁ and PolyG₂) onto 13-nm citrate-protected gold nanoparticles (GNPs) surface through formation of the sulfur-gold covalent bond, respectively. The as-prepared PolyG₁-GNPs and PolyG₂-GNPs had reasonable colloidal stability in complex dispersing matrixes. The effect of ssDNA sequence on the interaction between ssDNA-GNPs and cells was systematically investigated by UV-visible absorption spectroscopy, cellular transmission electronic microscopy and inductively coupled plasma-mass spectrometry. The experimental results showed that both of the as-prepared PolyG₁-GNPs and PolyG₂-GNPs had low cytotoxicity and exhibited energy related endocytosis. In addition, the cellular internalization amount and dispersibility of ssDNA-GNPs were strongly affected by the sequences of immobilized ssDNAs. PolyG₂ with G-quadruplex (G4) secondary structure could significantly increase the cellular internalization amount and intracellular stability of PolyG₂-GNPs.     

纳米金与牛血清白蛋白作用的毛细管电泳研究

开展了针对微量纳米金与牛血清白蛋白相互作用的毛细管电泳研究, 测得二者的结合常数为28.6 L/μmol, 每个纳米金颗粒吸附约24个牛血清白蛋白分子. 结果表明, 牛血清白蛋白可改善并稳定纳米金的峰形, 二者作用时温育介质的pH以及电泳所用的缓冲溶液浓度对毛细管电泳(CE)效率有重要影响. 此法可推广到其它纳米颗粒的吸附研究中.