黄原酸功能化亲水聚合物修饰的荧光金纳米团簇稳定性和分散性更强-UDP糖丨MOF丨金属有机框架丨聚集诱导发光丨荧光标记推荐西安齐岳生物

量子金纳米团簇(AuNCs)通常由自顶向下或自底向上的方法合成。在这两种方法中，由于它们对金有很强的亲和力，含硫醇的配体，包括小分子、聚合物和蛋白质，已被广泛地用作覆盖剂来生产AuNCs。自顶向下的刻蚀方法可以制备单分散纳米团簇，但刻蚀步骤繁琐且涉及有毒表面活性剂和溶剂。相反，在自下而上的方法中，AuNCs是通过在含硫醇配体存在下还原金前体而合成的，这可以在水环境中进行。这种水路径不需要可能导致下游细胞毒性的化学物质，已经成为制造用于生物应用的AuNCs的选择方法。但是，这种合成路线导致AuNCs具有更宽的发射光谱和较低的量子产额(QY)(1%)，因为它们具有较高的多分散性。利用黄原酸盐的金属离子结合特性，用一种模板辅助合成方法来生产单分散、稳定、荧光的AuNCs。通过使用末端有黄原酸盐的聚(环亚氨基醚) (PCIEs)，证明Au3+和黄原酸基团之间会发生相互作用，形成静电稳定的核壳中间纳米复合物，这对模板和生产**的**PCIE-AuNCs至关重要。通过将金前体(HAuCl4·3H2O)溶液加入到比PEtOx或PEtOz溶液多3倍摩尔量的溶液中，然后用硼氢化钠(NaBH4)还原得到AuNCs（图1）。

加入Au3+溶液后，溶液变为棕黄色。当Au3+和含硫醇的自由配体首次混合时，观察到颜色消失，形成了可溶性无色的Au(I)-硫醇复合物。当Au3+溶液加入到对照聚合物中，没有观察到颜色变化。这表明黄褐色可能是由于形成了由Au3+和黄原酸盐组成的核壳纳米结构，具有静电稳定的核，而这是硫代配体无法得到的。黄原酸酯在金属离子存在下化学稳定，并通过静电相互作用结合。因此，在加入Au3+后，黄原酸基团的结构没有变化。质子核磁共振(1H NMR)光谱也监测了这种相互作用(图2a)，其中PEtOx和PEtOz聚合物与D2O中不同数量的Au3+混合。随着Au3+浓度的增加，PEtOx和PEtOz黄原酸基在δ ≈ 1.3 ppm处的甲基峰强度降低(图2a)。聚合物由ω-黄原酸端基与Au3+相互作用引发的自组装可以解释在1H NMR中观察到的甲基峰信号的降低，这是由于D2O中黄原酸基的较差的溶剂化和分子流动性造成的。透射电子显微镜(TEM)图像显示，PEtOx-和PEtOz-AuNCs均为单分散的，核心直径约为2 nm (图2b,c)。由DLS计算的平均直径显示，由于AuNCs的水化聚合物壳可能比TEM图像更大(图2b,c)。

即使在高浓度(1.8 mg Au mL -1)下，在λ= 510-560 nm附近的紫外可见光谱也没有出现SPR峰(图3a)，这表明没有形成更大的金纳米颗粒。PEtOx-AuNCs的激发值和发射值分别为λex = 312 nm和λem = 641 nm, PEtOz-AuNCs的激发值和发射值分别为λex = 312 nm和λem = 645 nm(图3b)。以乙醇中罗丹明6G为参比物，我们发现PEtOx-和PEtOz-AuNCs的QYs分别为4.8%和4.3%(图3c)，与通过蛋白质模板制备的PEtOx-和PEtOz-AuNCs的QYs相当。时间分辨PL分析表明，PEtOx-和PEtOz-AuNCs有两种组分：主组分(90%)，荧光寿命分别为844和722 ns；次要组分(10%)，荧光寿命分别为185和139 ns(图3d)。金配体之间的电荷转移可能导致寿命的延长，而单重态激发电子可能导致寿命的缩短。与PEtOz-AuNCs相比，PEtOx-AuNCs的荧光衰减时间较慢，这主要是由于无辐射衰减的减少和略高的QY所致。PCIE-AuNCs的荧光半衰期可能是有益的，因为它可以通过时间门控成像克服组织的自发荧光，其中组织的自发荧光半衰期在1 ~ 10 ns之间，与大多数有机荧光团重叠。因此，与有机荧光团相比，PCIE-AuNCs显示出良好的光学特性，使其成为**的成像工具。

然后，测试了不同pH值(3,5,7,9和11)、PBS (10 mM, pH 7.4)、完全培养基和0.1 M十二烷基硫酸钠(SDS)下表面涂层的稳定性(图4)。在pH范围、PBS和完全培养基中，两种PCIE-AuNCs都表现出良好的荧光强度，在pH为3时PEtOx-和PEtOz-AuNCs的荧光略有增加(图4a,c)。与0.1 M SDS孵育的PEtOx-和PEtOzAuNCs的荧光强度分别降低了65%和35%(图4b,d)。

此外，通过共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)研究了细胞对PEtOx-或PEtOz-AuNCs的摄取。Z-stack图像证实PCIE-AuNCs在24小时内被细胞内化，因为AuNC荧光与F-actin和细胞核在同一平面上观察到(图5a)。为了评估PCIE-AuNCs在体内应用的适用性，静脉给药24小时后，研究了AuNCs在健康BALB/c小鼠体内的生物分布(图5b)。通过评估AuNCs在体外主要器官的内在荧光信号，我们能够确定它们的命运取决于表面配体。通过减去背景信号来去除自身荧光。与LA-AuNCs相比，PCIE-AuNCs在肝脏和脾脏中的积累**降低。24 h后采集的肾脏和心脏血样的荧光信号高于LA-AuNCs记录的荧光信号。这些发现通过ICPOES定量Au/g组织的数量得到了证实(图5c)。与LA-AuNCs相比，PCIE-AuNCs在肝脏和脾脏中的蓄积**降低，而在肾脏和血液中的蓄积**升高，提示循环时间更长，肾脏有潜在的清除作用。LA-AuNCs的高白蛋白结合亲和力可能是其生物分布差异的原因。研究表明，对白蛋白有强亲和力的纳米颗粒容易扰乱蛋白质结构，导致纳米颗粒在肝脏和脾脏内积聚。这可以**减少血液中循环的LA-AuNCs数量(图5c)，从而减少LA-AuNCs用于肾脏清除的可用性。