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Au纳米团簇为何再次登上Science？
382 人阅读发布时间：2024-05-08 11:52
金纳米团簇为何再次登上顶刊？有什么特别之处呢？
金纳米团簇（Gold nanoclusters，AuNCs）是由几个到几十个金原子组成核心、有机单分子如硫醇类化合物或者蛋白质等作为保护基团组成而成的分子级聚集体。AuNCs粒径一般在2nm左右，介于原子和纳米颗粒之间，最早因为具有一些特殊的光学性质而引起学者的关注。与传统的有机荧光染料和有毒的荧光量子点相比，金纳米簇具有毒性低、荧光性能稳定、生物相容性好、发射波长可调等优点。
金纳米簇的性质
荧光性能
01
当纳米粒子的粒径降低到与电子的费米波长（约0.7nm）相当时，会导致许多分散能级的产生，产生具有依赖于粒子粒径大小的荧光特性。小尺寸的AuNCs由几个至上百个Au原子组成，尺寸与电子的费米波长相当，其具备的量子限制效应会使连续的能带转变为离散的电子态从而使得AuNCs展现出类分子的发光性质。
荧光可调性
02
AuNCs的荧光发射光谱随其粒径和组成的变化具有可调节性，可获得从可见光区到近红外光区范围内的任意发射波长，且随着粒径的增大，发射光谱红移。
该性质在生物标记领域有着潜在的应用价值，可以利用发射光谱不同的AuNCs分别标记正常和病变组织，实现快速监测。
生物相容性
03
AuNCs 的表面通常有很多有机分子，目前常用的修饰分子主要有还原性谷胱甘肽 、巯基小分子化合物（例如单硫醇、二硫醇和聚乙二醇硫醇配体等）、牛血清白蛋白、环糊精（CD）和小分子蛋白等。这些表面单分子保护层都为AuNCs 提供了良好的生物相容性，使其能够用于细胞标记、成像以及药物的传递。
金纳米簇生物医学应用
近年来的研究发现，AuNCs 具有组分单一、性能稳定、尺寸小以及可肾脏清除的独特优势，已在肿瘤、心脑血管疾病、细菌感染、脑科学、可植入医疗器械等多个领域中得到成功应用。
荧光成像
01
研究人员制备出Au25(SR1)n(SR2)18–n型 金纳米簇的靶向淋巴NIR-II荧光剂，通过优化阴离子配体类型和进料比例，该荧光剂表现出高效的淋巴结积累以及明亮的NIR-II荧光，且比广泛使用的商用淋巴结显像剂ICG更加稳定，有利于淋巴结转移诊断和手术指导应用。
此外，还成功地将肝毒性化疗药物（MTX）装载到金纳米簇上，无需繁琐的化学合成即可有效治疗肿瘤转移。载有MTX的金纳米簇不仅可以提供与游离MTX相当的优异抗肿瘤功效，而且可以显着降低游离药物的肝脏毒性。
抗菌剂
02
研究人员发现MBA修饰的金纳米簇（Au44(MBA)18）对耐万古霉素肠球菌（VRE）等各种耐药菌具有优异的抗菌活性。Au44(MBA)18可首先通过与磷壁酸结合附着在细菌细胞壁上，然后内化并与细菌DNA作用。体外实验表明，Au44(MBA)18能有效杀死多重耐药细菌（超级细菌，尤其是VRE）。
体内实验证明，Au44(MBA)18在治疗由超级细菌引起的感染方面具有卓越的效果。此外，Au44(MBA)18还具有极高的生物相容性（无耳毒性），而这正是万古霉素的一大缺陷。与万古霉素相比，Au44(MBA)18可通过多种途径给药，大大提高了其便利性。Au44(MBA)18有望取代万古霉素，成为对抗超级细菌引起的感染的最后一道屏障。
总而言之，金纳米簇作为一种出色的新兴材料，正日益成为一种备受瞩目的生物材料，并有望成为未来的新型药物改变我们的生活。