金属纳米簇的合成及其在生化分析中的应用研究

金属纳米簇的合成及其在生化分析中的应用研究

金属（如Au、Ag、Cu）纳米簇是由几个至几十个原子组成的具有荧光性、水溶性的分子级聚集体。它因特有的量子尺寸效应、生物相容性好、光稳定性强、反聚合能力强、斯托克斯位移较大等特点，使其在生化传感器、新型催化剂、生物标记、环境检测等领域有着广泛的应用前景。

季婉茹（2015）以银纳米团簇为研究对象，建立了基于聚甲基丙烯酸（PMAA）模板的荧光银纳米团簇（AgNCs）在合成方法以及检测分析中存在的问题，并进行了相关性能的研究。主要研究内容如下：首先，合理地设计了以聚甲基丙烯酸 （PMAA）为模板，采用日光照射法，一步合成了稳定性好、高发光性能的AgNCs。建立了快速、简单、高灵敏和高选择性的检测生物巯基化合物的新方法。同时，研究了PMAAAgNCs对革兰氏阴性细菌（大肠杆菌）的抑菌性能。其次，基于此新方法合成的稳定性良好的银纳米团簇，提出一种新型的荧光“关-开”式信号增强传感策略，用于高选择性地定量检测药物美洛西林钠和L-抗坏血酸。张普（2014）合成了生物大分子稳定的银和金纳米簇，基于其优异的性能，以荧光光谱法和荧光成像为主要研究手段，进一步将制备的发光贵金属纳米簇应用于生化分析中。一方面，通过合理地设计寡核苷酸序列合成了荧光性质优异的AgNCs，探讨了不同寡聚核苷酸稳定AgNCs的荧光性质及其对分析物的响应模式，并成功地将其用于含巯基药物和细菌生理过程中重要信号分子的高选择性、高灵敏度分析检测；另一方面，通过调控反应动力学，分别成功地在液相和固相基质中合成了蛋白质稳定的AuNCs。基于AuNCs优异的发光性能和稳定性，进一步将功能化AuNCs用于生物体内外肿瘤的主动靶向成像研究。刘花（2015）利用不同的DNA模板合成Ag NCs，实现对DNA序列的选择性识别，并利用荧光银纳米簇为探针检测Hg2+，同时对荧光铜纳米粒子进行了初步的研究。

傅贤明等（2016）以DNA为模板，通过一步法合成了一种银铂双金属纳米簇(DNA-Ag/Pt NCs)，其粒径为2～4 nm，并表现出较强的过氧化物模拟酶活性，能催化H2O2氧化TMB使溶液变蓝色。基于此特性，结合Hg2+可与胸腺嘧啶碱基形成T-Hg2+-T结构，设计研制了一种非标记的电化学传感器，用于Hg2+的灵敏特异性检测。实验结果表明，在最佳条件下，该传感器的检测范围为0.65～3.5 nmol/L，检出限达0.17 nmol/L，能较好地识别Hg2+。该传感器有望用于实际水样中痕量汞的检测。江南大学申请的专利（CN201510036018.1）公开了一种基于超声法制备检测水中微量铅离子的铜纳米簇荧光探针。该探针基于金属纳米结构，有较好的水溶性，稳定性以及荧光强度高等特点，且该荧光探针基于超声法合成，反应时间短，反应条件温和。该探针可实现对水中铅离子高选择性和高灵敏度检测，且其检测下限达到纳摩尔(ppb)级。铅离子的加入使纳米荧光探针的荧光强度发生明显变化，同时这种荧光探针检测对铅离子有很高的选择性，而对其他金属离子基本没有变化，表明这种探针具备优异的稳定性和实用性。吉林大学申请的专利（CN201110409082.1）涉及一种基于荧光性质变化的原理检测水中痕量汞离子的银纳米簇荧光探针。该探针用于高灵敏、高选择性地检测水中痕量汞离子，且其检测下限达到纳摩尔(ppb)级别。山西大学张国梅等人（CN201510742689.X）提供了一种红色荧光金/铜纳米团簇合金及其制备方法和应用。该发明是以鸡蛋白作为模板和稳定剂，以一定摩尔比例的金/铜，通过“一锅法”制得尺寸大小均匀、稳定性好、红色荧光的金/铜纳米团簇合金。该方法操作简单，原料广泛易得，成本较低，具有良好的重复性；此外，制得的红色荧光金/铜纳米团簇合金水溶性好、荧光稳定性强、具有双峰形结构，可应用于水体系中银离子的检测，也可用于生物细胞成像等。

金属纳米簇的研究目前已取得了一定的进展，但很多方面还有待科研人员进一步探索。比如，基于金属纳米团簇的高灵敏度和高选择性的分析方法有待提高，以及金属纳米团簇的高化学性能和在水溶液中不稳定等问题。 （江南大学图书馆张群）