【摘 要】
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金纳米团簇(Au NCs)具有可控的尺寸、较高的比表面积、可谐调的光学性质、出色的稳定性和良好的生物安全性,研究应用于生物标记、生物传感、生物成像和疾病治疗等领域。文献报道Au NCs需要巯基化合物、多肽、聚合物或蛋白质作为配体稳定团簇。以硫醇类化合物为保护配体,硼氢化钠为还原剂,将Au3+还原成Au+,再还原成Au形成稳定的Aun(SR)m是目前合成Au NCs最有效的方法之一。通过微调不同配体
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金纳米团簇(Au NCs)具有可控的尺寸、较高的比表面积、可谐调的光学性质、出色的稳定性和良好的生物安全性,研究应用于生物标记、生物传感、生物成像和疾病治疗等领域。文献报道Au NCs需要巯基化合物、多肽、聚合物或蛋白质作为配体稳定团簇。以硫醇类化合物为保护配体,硼氢化钠为还原剂,将Au3+还原成Au+,再还原成Au形成稳定的Aun(SR)m是目前合成Au NCs最有效的方法之一。通过微调不同配体可使Au NCs荧光发射迁移至不同光谱区域,但随着波长的红移,量子产率急剧下降;特别是在近红外区域,量子效率较低(<0.1%)。最近,肽和蛋白质等生物分子已被用于诱导Au NCs的成核和生长,例如牛血清白蛋白(BSA)作为一种存量丰富的血浆蛋白,由于良好的稳定性、生物相容性和易于获取,已成为制备BSA-Au NCs的模型蛋白。其链上组氨酸和半胱氨酸残基可与Au3+配位,同时酪氨酸残基将Au3+还原以形成BSA稳定的Au NCs。在淬灭和光漂白方面比以小分子为配体的Au NCs更稳定,具有640 nm红色发射(QYs≈6%)。但是目前尚无NIR-II BSA-Au NCs合成及应用的报道。因此,本论文以BSA为模板,组合应用不同温和还原剂来构建一种稳定的新型超小BSA-Au NCs,并将其发射光谱红移至NIR-II窗口(1000 nm~1700 nm)以增强荧光穿透深度,用于NIR-II荧光成像和光动力治疗。本论文主要分为以下三个部分:(1)NIR-II BSA-Au NCs制备与表征;(2)BSA-Au NCs细胞内光动力治疗;(3)BSA-Au NCs体内成像和光动力治疗。本论文研究表明:以BSA为保护配体,Na OH调节体系p H值,同时引入外源性还原剂Na BH4,通过单因素试验和正交设计优化合成参数,制备出超小BSA-Au NCs(~2 nm,Au(I)≈43.27%),使得最大发射波长从640 nm红移至915 nm,并拖尾至NIR-II区域,在1025 nm显示肩峰,水相量子产率高达1.1%,而且在不同环境中保持很高的稳定性。在808 nm激光下产生单线态氧,导致DPBF特征峰显著下降。在细胞水平,BSA-Au NCs针对4T1、U87-MG和L02细胞的毒性很小,细胞存活率均高于~80%,显示优越的生物安全性。细胞内荧光成像显示大量BSA-Au NCs内吞进入肿瘤细胞。在激光照射下,细胞内的BSA-Au NCs产生高水平活性氧,导致肿瘤细胞存活率显著下降,实现肿瘤细胞光动力治疗。在动物水平,BSA-Au NCs具有高分辨率NIR-II皮下/原位4T1肿瘤成像、血管成像和淋巴成像,并在体内治疗中表现出显著的肿瘤细胞杀伤作用,抑制肿瘤生长,可用于NIR-II荧光成像引导肿瘤治疗。综上所述,本论文采用一种简单、可重复、绿色合成方法制备新型超小BSA-Au NCs,其具有明亮的NIR-II荧光、光动力效应、良好的生物相容性和稳定性。作为一种新型的蛋白保护的金纳米团簇诊疗试剂,在NIR-II肿瘤靶向成像和成像引导光动力治疗方面具有良好应用前景,为蛋白保护的团簇提供了新的机遇。
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