量子金納米團簇(AuNCs)通常由自頂向下或自底向上的方法合成。在這兩種方法中，由于它們對金有很強的親和力，含硫醇的配體，包括小分子、聚合物和蛋白質(zhì)，已被廣泛地用作覆蓋劑來生產(chǎn)AuNCs。自頂向下的刻蝕方法可以制備單分散納米團簇，但刻蝕步驟繁瑣且涉及有毒表面活性劑和溶劑。相反，在自下而上的方法中，AuNCs是通過在含硫醇配體存在下還原金前體而合成的，這可以在水環(huán)境中進行。這種水路徑不需要可能導(dǎo)致下游細胞毒性的化學(xué)物質(zhì)，已經(jīng)成為制造用于生物應(yīng)用的AuNCs的選擇方法。但是，這種合成路線導(dǎo)致AuNCs具有更寬的發(fā)射光譜和較低的量子產(chǎn)額(QY)(1%)，因為它們具有較高的多分散性。利用黃原酸鹽的金屬離子結(jié)合特性，用一種模板輔助合成方法來生產(chǎn)單分散、穩(wěn)定、熒光的AuNCs。通過使用末端有黃原酸鹽的聚(環(huán)亞氨基醚) (PCIEs)，證明Au3+和黃原酸基團之間會發(fā)生相互作用，形成靜電穩(wěn)定的核殼中間納米復(fù)合物，這對模板和生產(chǎn)**的**PCIE-AuNCs至關(guān)重要。通過將金前體(HAuCl4·3H2O)溶液加入到比PEtOx或PEtOz溶液多3倍摩爾量的溶液中，然后用硼氫化鈉(NaBH4)還原得到AuNCs（圖1）。

加入Au3+溶液后，溶液變?yōu)樽攸S色。當(dāng)Au3+和含硫醇的自由配體首次混合時，觀察到顏色消失，形成了可溶性無色的Au(I)-硫醇復(fù)合物。當(dāng)Au3+溶液加入到對照聚合物中，沒有觀察到顏色變化。這表明黃褐色可能是由于形成了由Au3+和黃原酸鹽組成的核殼納米結(jié)構(gòu)，具有靜電穩(wěn)定的核，而這是硫代配體無法得到的。黃原酸酯在金屬離子存在下化學(xué)穩(wěn)定，并通過靜電相互作用結(jié)合。因此，在加入Au3+后，黃原酸基團的結(jié)構(gòu)沒有變化。質(zhì)子核磁共振(1H NMR)光譜也監(jiān)測了這種相互作用(圖2a)，其中PEtOx和PEtOz聚合物與D2O中不同數(shù)量的Au3+混合。隨著Au3+濃度的增加，PEtOx和PEtOz黃原酸基在δ ≈ 1.3 ppm處的甲基峰強度降低(圖2a)。聚合物由ω-黃原酸端基與Au3+相互作用引發(fā)的自組裝可以解釋在1H NMR中觀察到的甲基峰信號的降低，這是由于D2O中黃原酸基的較差的溶劑化和分子流動性造成的。透射電子顯微鏡(TEM)圖像顯示，PEtOx-和PEtOz-AuNCs均為單分散的，核心直徑約為2 nm (圖2b,c)。由DLS計算的平均直徑顯示，由于AuNCs的水化聚合物殼可能比TEM圖像更大(圖2b,c)。

即使在高濃度(1.8 mg Au mL -1)下，在λ= 510-560 nm附近的紫外可見光譜也沒有出現(xiàn)SPR峰(圖3a)，這表明沒有形成更大的金納米顆粒。PEtOx-AuNCs的激發(fā)值和發(fā)射值分別為λex = 312 nm和λem = 641 nm, PEtOz-AuNCs的激發(fā)值和發(fā)射值分別為λex = 312 nm和λem = 645 nm(圖3b)。以乙醇中羅丹明6G為參比物，我們發(fā)現(xiàn)PEtOx-和PEtOz-AuNCs的QYs分別為4.8%和4.3%(圖3c)，與通過蛋白質(zhì)模板制備的PEtOx-和PEtOz-AuNCs的QYs相當(dāng)。時間分辨PL分析表明，PEtOx-和PEtOz-AuNCs有兩種組分：主組分(90%)，熒光壽命分別為844和722 ns；次要組分(10%)，熒光壽命分別為185和139 ns(圖3d)。金配體之間的電荷轉(zhuǎn)移可能導(dǎo)致壽命的延長，而單重態(tài)激發(fā)電子可能導(dǎo)致壽命的縮短。與PEtOz-AuNCs相比，PEtOx-AuNCs的熒光衰減時間較慢，這主要是由于無輻射衰減的減少和略高的QY所致。PCIE-AuNCs的熒光半衰期可能是有益的，因為它可以通過時間門控成像克服組織的自發(fā)熒光，其中組織的自發(fā)熒光半衰期在1 ~ 10 ns之間，與大多數(shù)有機熒光團重疊。因此，與有機熒光團相比，PCIE-AuNCs顯示出良好的光學(xué)特性，使其成為**的成像工具。

然后，測試了不同pH值(3,5,7,9和11)、PBS (10 mM, pH 7.4)、完全培養(yǎng)基和0.1 M十二烷基硫酸鈉(SDS)下表面涂層的穩(wěn)定性(圖4)。在pH范圍、PBS和完全培養(yǎng)基中，兩種PCIE-AuNCs都表現(xiàn)出良好的熒光強度，在pH為3時PEtOx-和PEtOz-AuNCs的熒光略有增加(圖4a,c)。與0.1 M SDS孵育的PEtOx-和PEtOzAuNCs的熒光強度分別降低了65%和35%(圖4b,d)。

此外，通過共聚焦激光掃描顯微鏡(CLSM)研究了細胞對PEtOx-或PEtOz-AuNCs的攝取。Z-stack圖像證實PCIE-AuNCs在24小時內(nèi)被細胞內(nèi)化，因為AuNC熒光與F-actin和細胞核在同一平面上觀察到(圖5a)。為了評估PCIE-AuNCs在體內(nèi)應(yīng)用的適用性，靜脈給藥24小時后，研究了AuNCs在健康BALB/c小鼠體內(nèi)的生物分布(圖5b)。通過評估AuNCs在體外主要器官的內(nèi)在熒光信號，我們能夠確定它們的命運取決于表面配體。通過減去背景信號來去除自身熒光。與LA-AuNCs相比，PCIE-AuNCs在肝臟和脾臟中的積累**降低。24 h后采集的腎臟和心臟血樣的熒光信號高于LA-AuNCs記錄的熒光信號。這些發(fā)現(xiàn)通過ICPOES定量Au/g組織的數(shù)量得到了證實(圖5c)。與LA-AuNCs相比，PCIE-AuNCs在肝臟和脾臟中的蓄積**降低，而在腎臟和血液中的蓄積**升高，提示循環(huán)時間更長，腎臟有潛在的清除作用。LA-AuNCs的高白蛋白結(jié)合親和力可能是其生物分布差異的原因。研究表明，對白蛋白有強親和力的納米顆粒容易擾亂蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致納米顆粒在肝臟和脾臟內(nèi)積聚。這可以**減少血液中循環(huán)的LA-AuNCs數(shù)量(圖5c)，從而減少LA-AuNCs用于腎臟清除的可用性。

Au44(SCH3)28手性金納米團簇

刀豆求蛋白修飾金納米團簇

半胱氨酸修飾金納米團簇Au25Cys18

DHLA-AuNCs二氫硫辛酸保護金納米團簇

巰基琥珀酸保護金納米團簇

聚(N-乙烯基咪唑)配體金納米團簇

樹枝狀聚合物PAMAM修飾金納米團簇

聚(N-乙烯基-2-吡咯烷酮)修飾金納米團簇PVP-AuNCs

胰島素修飾紅色熒光金納米團簇

超高熒光量子產(chǎn)率近紅外金納米團簇

AIE效應(yīng)的金納米團簇

聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)金納米團簇

不同金數(shù)量的納米金團簇

Au144(SR)60金納米團簇

環(huán)糊精修飾金納米團簇（單金屬）

卟啉修飾金納米團簇

碳納米管負(fù)載金納米團簇

Au15(SR)13小尺寸金納米團簇

Cd1Au14(StBu)12合金納米團簇

金剛烷硫醇保護的Au40（S-Adm）22納米團簇

γ-環(huán)糊精-金屬有機框架（γ-CD-MOF）

Au25(SR)18不同配體不同數(shù)量金納米團簇

二氧化硅-BPEI-金納米團簇

Au38(SR)24金團簇

單分子層保護的金納米團簇(Au-MPCs)

Au36(SR)24金納簇

zzj 2021.2.25