金屬納米簇的合成及其在生化分析中的應用研究

金屬納米簇的合成及其在生化分析中的應用研究

金屬（如Au、Ag、Cu）納米簇是由幾個至幾十個原子組成的具有熒光性、水溶性的分子級聚集體。它因特有的量子尺寸效應、生物相容性好、光穩定性強、反聚合能力強、斯托克斯位移較大等特點，使其在生化傳感器、新型催化劑、生物標記、環境檢測等領域有著廣泛的應用前景。

季婉茹（2015）以銀納米團簇為研究對象，建立了基于聚甲基丙烯酸（PMAA）模板的熒光銀納米團簇（AgNCs）在合成方法以及檢測分析中存在的問題，并進行了相關性能的研究。主要研究內容如下：首先，合理地設計了以聚甲基丙烯酸 （PMAA）為模板，采用日光照射法，一步合成了穩定性好、高發光性能的AgNCs。建立了快速、簡單、高靈敏和高選擇性的檢測生物巰基化合物的新方法。同時，研究了PMAAAgNCs對革蘭氏陰性細菌（大腸桿菌）的抑菌性能。其次，基于此新方法合成的穩定性良好的銀納米團簇，提出一種新型的熒光“關-開”式信號增強傳感策略，用于高選擇性地定量檢測藥物美洛西林鈉和L-抗壞血酸。張普（2014）合成了生物大分子穩定的銀和金納米簇，基于其優異的性能，以熒光光譜法和熒光成像為主要研究手段，進一步將制備的發光貴金屬納米簇應用于生化分析中。一方面，通過合理地設計寡核苷酸序列合成了熒光性質優異的AgNCs，探討了不同寡聚核苷酸穩定AgNCs的熒光性質及其對分析物的響應模式，并成功地將其用于含巰基藥物和細菌生理過程中重要信號分子的高選擇性、高靈敏度分析檢測；另一方面，通過調控反應動力學，分別成功地在液相和固相基質中合成了蛋白質穩定的AuNCs?；贏uNCs優異的發光性能和穩定性，進一步將功能化AuNCs用于生物體內外腫瘤的主動靶向成像研究。劉花（2015）利用不同的DNA模板合成Ag NCs，實現對DNA序列的選擇性識別，并利用熒光銀納米簇為探針檢測Hg2+，同時對熒光銅納米粒子進行了初步的研究。

傅賢明等（2016）以DNA為模板，通過一步法合成了一種銀鉑雙金屬納米簇(DNA-Ag/Pt NCs)，其粒徑為2～4 nm，并表現出較強的過氧化物模擬酶活性，能催化H2O2氧化TMB使溶液變藍色?；诖颂匦?，結合Hg2+可與胸腺嘧啶堿基形成T-Hg2+-T結構，設計研制了一種非標記的電化學傳感器，用于Hg2+的靈敏特異性檢測。實驗結果表明，在最佳條件下，該傳感器的檢測范圍為0.65～3.5 nmol/L，檢出限達0.17 nmol/L，能較好地識別Hg2+。該傳感器有望用于實際水樣中痕量汞的檢測。江南大學申請的專利（CN201510036018.1）公開了一種基于超聲法制備檢測水中微量鉛離子的銅納米簇熒光探針。該探針基于金屬納米結構，有較好的水溶性，穩定性以及熒光強度高等特點，且該熒光探針基于超聲法合成，反應時間短，反應條件溫和。該探針可實現對水中鉛離子高選擇性和高靈敏度檢測，且其檢測下限達到納摩爾(ppb)級。鉛離子的加入使納米熒光探針的熒光強度發生明顯變化，同時這種熒光探針檢測對鉛離子有很高的選擇性，而對其他金屬離子基本沒有變化，表明這種探針具備優異的穩定性和實用性。吉林大學申請的專利（CN201110409082.1）涉及一種基于熒光性質變化的原理檢測水中痕量汞離子的銀納米簇熒光探針。該探針用于高靈敏、高選擇性地檢測水中痕量汞離子，且其檢測下限達到納摩爾(ppb)級別。山西大學張國梅等人（CN201510742689.X）提供了一種紅色熒光金/銅納米團簇合金及其制備方法和應用。該發明是以雞蛋白作為模板和穩定劑，以一定摩爾比例的金/銅，通過“一鍋法”制得尺寸大小均勻、穩定性好、紅色熒光的金/銅納米團簇合金。該方法操作簡單，原料廣泛易得，成本較低，具有良好的重復性；此外，制得的紅色熒光金/銅納米團簇合金水溶性好、熒光穩定性強、具有雙峰形結構，可應用于水體系中銀離子的檢測，也可用于生物細胞成像等。

金屬納米簇的研究目前已取得了一定的進展，但很多方面還有待科研人員進一步探索。比如，基于金屬納米團簇的高靈敏度和高選擇性的分析方法有待提高，以及金屬納米團簇的高化學性能和在水溶液中不穩定等問題。 （江南大學圖書館張群）