DNA为配体稳定的水溶性贵金属纳米团簇的合成及其在生物成像中的应用

Noble-metal nanoclusters have a number of advantages as imaging probes such as ultrasmall size, color tunability, NIR luminescence, long lifetime, high photostability, low cytotoxicity, and large Stokes shift. Compared to organic soluble noble-metal nanoclsuters, water-soluble noble-metal nanoclusters have better biocompatibility and luminescence. However, the reported water-soluble noble-metal nanoclusters are polydispersity, and its mechanism of luminescence still is not clear because of the uncertain structures. Therefore, it is critical to synthesize the monodiperse water-soluble noble-metal nanoclusters with precise structures and study its luminescence mechanism in bio-system. DNA could be a kind of ligand because of the programmable, biocompatibility and rich electrons. In our research, we plan to synthesize water-soluble noble-metal nanoclusters with well-defined structure using DNA as ligands and apply these luminescence nanoclusters into bioimaging.

贵金属纳米团簇作为成像探针有很多优点，如：尺寸超小、颜色可调、NIR光致发光、长寿命、高光稳定性、低毒性和大Stokes位移。水溶性贵金属纳米团簇比油溶性贵金属纳米团簇具有更好的生物相容性和光致发光性质，更适用于生物体系。虽然化学家们已经合成并表征了数十种具有精确纳米结构的油溶性贵金属纳米团簇；然而已报道的水溶性的贵金属纳米团簇大多是多分散的，没有确定的结构，光致发光的机理也不是很清楚。因此，合成单分散的具有精确结构的水溶性贵金属纳米团簇对于研究其在生物体系中的构效关系至关重要。DNA由于其具有结构可控的可编程性、生物相容性和富电子等性质，成为一种重要的合成纳米团簇的配体。本研究课题拟用DNA为配体合成单分散的水溶性贵金属纳米团簇并通过结晶解析其结构，最终应用于细胞荧光显微成像。揭示生物体系中贵金属纳米团簇探针的光致发光机理提供重要的依据。

光致发光纳米团簇在纳米医学领域有着极大的应用前景，例如，DNA/蛋白的生物测试、免疫识别、药物动力学、生物标记和细胞镜像、药物传输、癌症治疗。贵金属纳米团簇作为成像探针有很多优点，如：尺寸超小、颜色可调、NIR光致发光、长寿命、高光稳定性、低毒性和大Stokes 位移。水溶性贵金属纳米团簇比油溶性贵金属纳米团簇具有更好的生物相容性和光致发光性质，更适用于生物体系。然而已报道的水溶性的贵金属纳米团簇大多是多分散的，没有确定的结构，光致发光的机理也不是很清楚。因此，合成单分散的具有精确结构的水溶性贵金属纳米团簇对于研究其在生物体系中的构效关系至关重要。DNA由于其具有结构可控的可编程性、生物相容性和富电子等性质，成为一种重要的合成水溶性金纳米团簇的化合物。本研究课题拟用DNA为配体合成单分散的水溶性贵金属纳米团簇，并应用于细胞显微成像。.重要结果及关键数据：1）利用DNA实现了单分散的油溶性的原子精确金纳米团簇的转相，研究表明转相后的成像剂，具有良好的光致发光效率。结果表明DNA-金纳米团簇对溶酶体具有很好的共定位。２）研究了Au8系列团簇的光稳定性，结果表明通过配体工程极大改善了该体系作为成像剂的热稳定性和光稳定性，并对溶酶体具有良好的共定位。３）合成了一个新的金纳米团簇，该团簇具有很好的光热转换率，结果表明该金纳米团簇可以有效杀伤肿瘤细胞。.科学意义：发展了一种简便有效的原子精确金纳米团簇的转相方法，为原子精确金纳米团簇的生物体系中的广泛应用提供了技术支撑。