发光铜纳米粒子的制备及其在生化传感、环境监测中的应用综述

发光铜纳米簇具有与金、银贵金属纳米簇相媲美的荧光性质,还具有原料储量丰富、制备经济、合成过程简便等优点,具有广阔的应用前景。系统地介绍了铜纳米簇的主要性质、制备方法及应用现状,重点总结了近年来荧光铜纳米簇在生化传感器、生物探针、细胞成像、环境标志物检测等领域的应用进展。     

羊毛角蛋白基金纳米团簇的制备及其打印成像的应用

利用羊毛角蛋白作为还原剂和稳定剂合成金纳米团簇溶液,通过可见光和紫外光的对比图像以及荧光光谱对pH值、反应温度和反应时间3个影响因素进行分析,确定金纳米团簇合成的最优方案。采用透射电子显微镜观察金纳米团簇的尺寸及分布,并将羊毛角蛋白基金纳米团簇用作打印墨水绘制荧光图案。试验结果表明:羊毛角蛋白和氯金酸的混合溶液调节为碱性(即NaOH浓度为1mol/L)、温度为37℃、反应时间为12h条件下所制备的羊毛角蛋白基金纳米团簇溶液在690nm处发射强烈荧光,所得的金纳米团簇颗粒的尺寸约为2.5nm且均匀分布,制得的打印墨水可以获得清晰的荧光图像。     

基于双配体稳定的金纳米簇荧光检测生物硫醇

生物硫醇在生物系统中起着关键的作用,对生物硫醇快速灵敏准确的检测对于一些疾病的临床诊断具有重要意义.提出一种基于双配体稳定的金纳米簇的合成过程用于快速检测生物硫醇的荧光分析方法.以巯基十一烷酸(MUA)和L-丝氨酸(L-Ser)为配体能够快速制备得到荧光金纳米簇,合成的金簇在600 nm处有明显的强荧光发射峰.在金簇的合成过程中,当体系存在生物硫醇时,金簇的荧光会发生猝灭,荧光猝灭的程度与生物硫醇的浓度相关.该检测方法对于半胱氨酸的检测线性范围在8. 3 133. 3μmol/L,检测限为1. 09μmol/L.该分析方法不仅能够快速制备得到荧光金纳米簇,且具有较好的灵敏度和选择性,并将材料制备和目标物分析两个过程相结合,有效缩短了分析时间,提高了检测效率.另外,该方法在人血清中表现出良好的检测结果,说明该检测方法的具有较好的实用性.     

DNA调控的银纳米簇的合成及应用进展

荧光银纳米簇具有独特的光电学及化学性质,凭借合成简便、荧光强度大、量子产率高、抗光漂白能力强、荧光发射波长可调及生物相容性好等优势,近年来在生物检测、成像分析等领域受到了越来越广泛的关注。前期研究人员进行了大量的DNA调控荧光银纳米簇的合成方法研究,本工作以此为基础,总结目前已取得的关于DNA序列、长度、二级结构等对银纳米簇荧光性质的影响规律,并详细介绍荧光银纳米簇在分析检测和生物成像应用方面的最新进展。相信随着荧光纳米簇材料的应用优势逐步凸显,该领域的研究将吸引更广泛的关注,并推动相关交叉学科的进展。     

荧光银纳米团簇在生物化学传感分析中的应用

银纳米团簇(silver nanoclusters,Ag NCs)是一种新型的荧光纳米材料,一般由几个到上百个原子组成,近些年来得到了广泛的关注.银纳米团簇具有尺寸小(2nm)、比表面积大、光物理性质好、表面易于修饰及荧光性质可调节等优点.作为新型荧光探针,荧光银纳米团簇已成功用于对金属离子(如Hg2+、Cu2+)及重要的生物活性物质如过氧化氢、葡萄糖、半胱氨酸和抗坏血酸等小分子化合物的检测.本文结合当前的研究现状,综述了银纳米团簇在生物化学传感分析中的应用,并对银纳米团簇的研究方向和发展前景进行了展望.     

羊毛角蛋白保护金纳米簇的制备及表征

利用羊毛角蛋白作为还原剂,制备了具有高荧光性能的金纳米簇。采用荧光光谱仪、紫外-可见吸收光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪及透射电子显微镜对试样的结构与性能进行了表征。结果表明,羊毛角蛋白中的巯基在合成金纳米簇的过程中起着关键作用。巯基含量越多,所得到的金纳米簇的荧光强度越高,其中高硫角蛋白合成的金纳米簇(WK_2@AuNCs)的荧光强度是低硫角蛋白合成的金纳米簇(WK_1@AuNCs)的3倍,且前者的粒径要大于后者。分析二级结构含量可知,α-螺旋结构的减少和β-折叠结构的增加是导致荧光强度增加的主要原因。     

金属纳米团簇在生物医学领域的研究进展

金属纳米团簇具有独特的超小尺寸和光、磁、催化等性能,以及优异的生物相容性等特征,在生物医学研究中备受关注.但其存在发光效率偏低、活体代谢速度较快等问题.为此介绍近几年通过合成优化和发光调控等方法提高金属纳米团簇的检测与成像灵敏度和肿瘤诊疗能力的研究进展.探究金属纳米团簇的肾代谢和生物酶催化性能;开发具有精确原子数、高效生物相容性和肿瘤靶向性的金属纳米团簇;突破其近红外发光量子产率限制,提高光声-磁共振造影等性能,将是未来该领域研究的重要方向.     

基于蛋白包覆金纳米簇的碱性蛋白酶荧光检测

设计开发了一种在碱性条件下由溶菌酶包覆合成并稳定的荧光金纳米簇,并利用它实现对碱性蛋白酶的快速灵敏检测.其检测原理是碱性蛋白酶将包覆和稳定金纳米簇的溶菌酶进行水解,造成金纳米簇的荧光下降.通过关联荧光下降程度与碱性蛋白酶浓度的关系,可实现对碱性蛋白酶的定量检测.考察了金纳米簇与碱性蛋白酶溶液体积比、反应温度和反应时间对检测灵敏性的影响规律.结果表明:在金纳米簇与碱性蛋白酶溶液体积比为1∶9、反应温度为40,℃、反应时间为3,h的条件下,检测效果最好;该检测方法的线性范围可达2~2,000,μg/m L(即酶活检测范围为4×10-5~0.04 unit/m L),检测限为0.1μg/m L(即酶活检测限为2×10-6 unit/m L),且检测的专一性较好,有望应用于实际检测.     

表面修饰的金纳米棒的生物相容性和细胞摄取研究

制备了棒状纳米金颗粒并对其表面进行了修饰,研究了其生物相容性以及运载荧光物质进入细胞的功能.所制备的材料通过聚乙二醇稳定、采用双修饰的方法获得了具有活性-NH2基团存在、稳定性好且生物相容性高的表面修饰的金纳米棒.采用透射电子显微镜和紫外可见吸收光谱对表面修饰的金纳米棒进行了表征,运用MTT比色分析法通过细胞毒性研究了表面修饰的金纳米棒的生物相容性,用流式细胞仪和激光共聚焦显微镜考察了其运载荧光物质进入细胞的功能.结果表明,表面修饰的金纳米棒具有良好的生物相容性,具有作为荧光物质或药物载体的应用前景,可应用于疾病的诊断治疗.     

碳点的制备及其生物成像与生物检测应用

碳点(CDs)作为一种新的含碳荧光纳米粒子,由于其良好的生物相容性引起了广泛的关注。碳点不仅被用于生物成像探针,还被用来作为生物传感探针。目前,碳点的合成、结构与性质、荧光机理以及对生物相容性和生物应用的评价等方面都有了很大的进展。从碳点的合成方法、荧光性质以及在生物成像和生物检测应用方面进行了概述,重点阐述了碳点用于荧光比率传感的设计与构建,并对碳点研究的发展方向和应用前景进行了评述与展望。     

Near-infrared fluorescent aptamer-templated silver nanoclusters facilely synthesized for cellular imaging applications

Fluorescent metal nanoclusters(NCs)have received extensive attention for their potential uses in bionanotechnology.Here,we develop a facile strategy to synthesize near-infrared fluorescent silver nanoclusters(Ag NCs)stabilized by MUC1 aptamer.The MUC1-Ag NCs are characterized by UV–Vis absorption spectroscopy,fluorescence spectroscopy,transmission electron microscopy,and fluorescence lifetime.These results indicated that the MUC1-Ag NCs possess bright near-infrared luminescence,high stability,and excellent biocompatibility.The cellular imaging of MUC1-Ag NCs by confocal laser microscopy demonstrated them to be promising candidates as novel fluorescent probes for biomedical application.     

水溶性荧光金银纳米簇的生物效应研究进展

荧光金属纳米簇是一种具有独特物理化学特性的新型纳米材料,在生物医学的许多应用中显示出巨大的潜力.阐明它们在复杂的生物环境中的行为对于设计基于金属纳米簇的高效、安全的纳米医药至为关键.在这篇综述中,概述了水溶性的金属纳米簇与生物体系相互作用的最新研究进展,讨论了影响这些生物相互作用过程中的关键参数,并对未来金属纳米簇的生物效应的研究做了展望.     

Structural effects on the magnetic hyperthermia properties of iron oxide nanoparticles

Magnetic iron oxide nanoparticles(IONPs) are heavily explored as diagnostic and therapeutic agents due to their low cost, tunable properties, and biocompatibility. In particular, upon excitation with an alternating current(AC) magnetic field, the NPs generate localized heat that can be exploited for therapeutic hyperthermia treatment of diseased cells or pathogenic microbes. In this review, we focus on how structural changes and inter-particle interactions affect the heating efficiency of iron oxide-based magnetic NPs. Moreover, we present an overview of the different approaches to evaluate the heating performance of IONPs and introduce a new theranostic modality based on magnetic imaging guided–hyperthermia.     

Chiral ligand-protected gold nanoclusters: Considering the optical activity from a viewpoint of ligand dissymmetric field

Chirality is a geometric property of a physical, chemical, or biological object, which is not superimposable on its mirror image. Its significant presence has led to a strong demand in the development of chiral drugs, sensors, catalysts, and photofunctional materials. In recent years, chirality of nanoscale organic/inorganic hybrids has received tremendous attention owing to potential applications in chiral nanotechnology. In particular, with the recent progress in the syntheses and characterizations of atomically precise gold nanoclusters protected by achiral thiolates, atomic level origins of their chirality have been unveiled. On the other hand, chirality or optical activity in metal nanoclusters can also be introduced via the surface chiral ligands, which should be universal for the nanosystems. This tutorial review presents some optically-active metal (gold) nanoclusters protected by chiral thiolates or phosphines, and their chiroptical (or circular dichroism; CD) properties are discussed mostly from a viewpoint of the ligand dissymmetric field scheme. The examples are the gold nanoclusters protected by (R)-/(S)-2-phenylpropane-1-thiol, (R)-/(S)-mercaptosuccinic acid, phenylboronate-D/L-fructose complexes, phosphine sulfonate-ephedrinium ion pairs, or glutathione. Some methodologies for versatile asymmetric transformation and chiroptical controls of the nanocluster compounds are also described. In the dissymmetric field model as the origin of optical activity, the chiroptical responses of the gold nanoclusters are strongly associated with coupled oscillator and/or CD stealing mechanisms based on the concept of induced CD (ICD) derived from a perturbation theory, so on this basis, some characteristic features of the observed CD responses of chiral ligand-protected gold nanoclusters are presented in detail. We believe that various kinds of origins of chirality found in ligand-protected gold nanoclusters may provide models for understanding those of many related nanomaterials.     

量子点在定量分析中的应用研究综述

量子点因其独特而优良的可见区荧光性质已在生物和医学的研究及应用方面取得了很大进展.近年来,量子点的应用已扩展至重金属离子、无机有机分子及药物的定量分析方面.分析和综述了量子点在上述3方面的生物连接方法及定量分析方面的应用,预测了未来发展的方向.     

Copper nanoclusters: Synthesis,characterization and properties

Metal nanoclusters with a core size smaller than 2 nm have attracted much attention because of their unique physical and chemical properties.Among the studied metal nanoclusters,gold and silver have been studied extensively by size-controlled synthesis, structural characterization and properties investigations.Recently,considerable research effort has been devoted to the investiga- tion of copper nanoclusters.In this review,we highlight recent progress in the study of copper nanoclusters in terms of synthesis methods,characterization techniques and their novel optical and catalytic properties.     

DNA 稳定的银纳米簇用于检测端粒酶活性研究

摘要: 目的 建立利用 DNA 稳定的银纳米簇检测端粒酶活性的方法。方法 利用合成的寡核苷酸序列能稳定银纳米的特点,在强还原剂硼氢化钠存在下还原银离子得到具有良好荧光特性的银纳米簇。结果 利用端粒酶活性能够延伸 5' － ( TTAGGG) n － 3'的特性,以及含有 G 碱基的 DNA 序列靠近银纳米簇合成模板时,合成的银纳米簇的荧光明显提升特性建立端粒酶活性检测的方法。结论 合成了以寡核苷酸为模板的银纳米簇并对其荧光特性进行表征,建立了 DNA 稳定的银纳米簇用于检测端粒酶活性的方法。     

内质网靶向生物活性小分子探针研究进展

内质网是真核细胞中重要的细胞器，参与多种生理过程．各种外界诱因会引发内质网应激，使细胞产生各种生物活性分子，从而导致细胞生理活性变化，引起癌症等多种疾病．生物活性物种，如活性氧、活性氮、活性硫等，具有较高的氧化还原活性和生物活性，在众多生理病理过程中起着关键作用．荧光探针技术是检测这些生物活性物种的一种较理想的手段，具有光学性质优异、定位效果突出、可以进行多功能实时原位监测等特点．因而，借助荧光成像技术监测活性物种在内质网中的变化过程，对攻克某些代谢疾病和癌症具有极大的推动作用．本文综述了近几年来可以靶向于内质网、特异性检测活性物种的荧光探针，在对其结构进行介绍的基础上，展示了其功能性和生物应用前景，并进一步阐述了定位和检测机制，最后对该类探针的未来发展进行了展望．