随着经济全球化和人类生活水平的持续提高,环境污染和生命健康等相关重大问题成为日益关注的热点。纳米生物技术涉及纳米科学、生物技术、生物化学和医学是一门新兴的研究领域。随着材料技术的进步,选择高活性的生物分子整合金属纳米颗粒策略展现出了无与伦比的光学、电子、催化特和生物学特性,因此在交叉学科的迅速融合方面展现了极大的应用潜力。最近研究表明,生物分子(如多肽、蛋白质和DNA)由于特殊的序列和构象,参与精确控制发光金属纳米簇的大小和尺寸,被广泛的应用于多种金属纳米簇的合成和功能化。值得注意的是,相对温和的合成条件将极大地有利于生物模板的复杂构象的调节和生物活性的保留。多种类型的金属纳米颗粒与不同类型的生物模板组合创造性的发展了大量具有组合功能甚至协同效应的纳米分子,为生物医学应用开辟了新的思路和应对策略。金属纳米簇(NCs)诸如Au、Ag、Cu、Pt、Pd和Cd等,通常由几个到大约几十个金属原子组成,是一类新型的荧光成像材料。有限数量的金属簇具有小于2 nm的超细尺寸,控制着它们在亚纳米尺寸下的物理化学性质,弥合了原子和纳米粒子之间的“缺失环节”。与金属纳米颗粒的连续能级相比,金属纳米簇的离散能级允许通过与光的相互作用在能级之间进行电子跃迁,从而导致观察到明显区别的光学、化学和电学性质,因而推动了金属纳米簇可控合成的探索。此外,金属纳米簇的物理化学性质受金属类型、尺寸和结构的影响。与量子点、有机荧光团和荧光蛋白相比,金属纳米簇具有一系列突出的特点,包括改善的光学性质、优异的生物相容性、易装配性和高的生物活性。因此,荧光金属纳米簇也可作为新的竞争性生物探针,被广泛的应用于生物医学领域。在当前的研究中,研究的目标是将生物活性的多肽作为金属纳米簇合成的生物分子模板,制备复合功能的荧光成像材料,探索材料的各种类型的生物医学应用,如生物传感、生物成像、药物传递、生物催化、细胞毒性和各种治疗应用。研究的内容和结果主要如下:(1)首次使用抑酶肽作为生物分子模板,一步法绿色制备水溶性荧光金纳米簇。分析了金纳米簇的形成机理。通过一系列表征对样品的微观形貌、光学性质,化学组分以及表面元素组成及化学作用等进行了系统的研究。基于合成的荧光材料,首次实现了利用该水溶性荧光Au纳米簇成功应用于重金属Hg2+、Cu2+和胰蛋白酶的检测,并展现了高选择性和高灵敏性的优异的检测表现。此外,将制备的金纳米簇成功应用于Hela细胞染色和成像,并对其细胞内分布和亚定位进行观察。该金纳米簇通过入Hela细胞膜进细胞质,经孵育24h后随后进入细胞核并标记细胞核。(2)制备的γ-球蛋白包覆的荧光金纳米簇可有效检测重金属离子,如Hg2+、Cu2+和Mn2+。荧光强度变化实现了无故障的“肉眼”比色传感。同时,在木瓜蛋白酶、青霉胺和半胱氨酸存在下,该γ-球蛋白包覆的金纳米簇发生明显的荧光下降,预示了基于荧光猝灭检测的可行性。(3)首次使用丝素蛋白衍生多肽作为生物分子模板,一步法绿色制备水溶性荧光银纳米簇,并分析了银纳米簇的形成机理。通过一系列表征对样品的微观形貌、光学性质、化学组分以及表面元素组成及化学作用等进行了系统的研究。此外,制备了氮掺杂的碳量子点应用的细胞成像和生物相容性结果,并和银纳米簇应用于细胞成像和生物相容性结果进行了比较。本文通过多肽或蛋白制备金纳米簇和银纳米簇,获得复合功能的荧光成像材料。基于生物分子包覆的纳米簇的构建策略形成的多肽包覆的金属纳米簇,有效的将生物分子和金属纳米簇的特征性的物理化学性质、光学、电子和催化性质以及生物学功能相结合,广泛应用于环境检测、蛋白酶检测和细胞成像等领域。以创新整合系统设计新策略的一般原则为视角,当前的结果为生物模板金属纳米簇应用于生物医学领域的发展带来新思路。