多尺寸荧光银纳米团簇的合成及其在细胞中代谢轨迹的研究

Silver nanoclusters are ultra-small particles with core size less than 2nm, and they are protected by monolayer ligands, which have defined compositions and structures. Owing to their ultra-small size and special electronic structure, silver nanoclusters showed excellent unique optical properties. They can label the cancer cell and easy to metabolize, which make them possible to be used in biological medicine application. In this project, small molecule ligands will be used to synthesis fluorescent silver nanoclusters in different kinds and different sizes. The fluorescence performance of silver nanoclusters in biological cells will be studied, and the mechanism and size effect will be discussed. The metabolic processes of different types fluorescent silver nanoclusters in living cells will be monitored by living cell workstations, revealing the size effect and mechanism of silver nanoclusters in cell metabolism process. And further explore the fluorescent silver nanoclusters used for specific biological cells targeted-labeling. The development of this project will help to understand the fluorescent properties of silver nanoclusters in biological cell, and the relationship with their chemical composition, structure and size. To understand metabolism performance and mechanism in biological cells of silver nanoclusters with different sizes. This study will provide a theoretical basis for the applications of silver nanoclusters in biomedical field.

银纳米团簇是一类尺寸在2nm以下，由单层配体保护的组成确定的超小粒子。由于其超小的尺寸和特殊的电子结构，银纳米团簇展现出独特的优良光学性能，在生物细胞中能够进行荧光标记并且容易代谢，在生物医药方面具有广泛的应用前景。本项目将采用小分子类配体合成不同类型、不同尺寸的系列荧光银纳米团簇。研究银纳米团簇在生物细胞中的荧光表现，探讨荧光性质的机理和尺寸效应。利用活细胞工作站监测不同类型、不同尺寸的荧光银纳米团簇在活细胞中的代谢过程，揭示银纳米团簇在细胞代谢中的尺寸效应和机理。并进一步探讨荧光银纳米团簇对特定生物细胞的靶向标记作用。本项目的开展有助于推动银纳米团簇的合成方面进展，理解银纳米团簇在细胞中的荧光性质与其组成结构及尺寸的关系，获得不同尺寸的银纳米团簇在生物细胞中代谢的现象和机理，为银纳米团簇在生物医药方面的应用奠定理论基础。

银纳米团簇是由单层配体保护的具有超小尺寸的纳米粒子。银纳米团簇的超小尺寸、独特的光学性质及低毒性使其成为绝佳的生物医学材料。其精确的分子式及结构为其荧光性质和机理的研究提供了基础。本项目以荧光性质的尺寸效应为切入点，通过精确调控反应过程，得到多尺寸的银纳米团簇。我们系统的研究不同配体保护的多尺寸银纳米团簇的光学性质，从而构筑银纳米团簇光学性质与团簇尺寸之间的构效关系，进而获得高荧光量子产率的荧光银纳米团簇。在本项目的执行过程中，探究了水溶性配体谷胱甘肽和N-乙酰L-半胱氨酸保护的多尺寸银纳米团簇的合成，成功制备了不同尺寸的银纳米团簇，通过凝胶电泳等手段判断了其尺寸的多样性，利用UV-Vis探索了其结构的变化，并利用热重分析及X射线光电子能谱(XPS)等手段确定了其分子表达式。我们对多尺寸银纳米团簇的荧光性质进行了系统的研究，发现配体类型、团簇尺寸都是影响银纳米团簇荧光性质的重要因素，这为荧光机理的探索提供了重要依据。我们进一步研究银纳米团簇在生物细胞中的荧光表现，发现银纳米团簇表现出了高浓度下的低毒性，并且由于其超小尺寸使得银纳米团簇顺利被细胞胞吞，并均匀分散在细胞内。同时我们发现，不同配体保护的多尺寸银纳米团簇在不同癌细胞中的荧光表现不同，对癌细胞的荧光靶向标记具有选择性，说明细胞的微环境对银纳米团簇的荧光性质有着重要的影响。这些结果为深入研究银纳米团簇的荧光机理，以及发展荧光银纳米团簇的生物医学应用提供了重要依据，既具有重要的理论价值，也有一定的应用前景。