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贵金属纳米团簇材料是一种尺寸小于2 nm,由几个到上百个贵金属原子组成的小尺寸原子聚集体材料。由于其特殊尺寸效应,使其具有特殊的物理和化学性质,如精确的分子结构、良好的荧光特性。生物分子模版法合成的贵金属纳米团簇,由于其合成方法简单、重现性好、生物相容性好、荧光可调性等特点,在生物医学应用与细胞成像等领域引起了广泛关注。根据功能多肽合成的贵金属纳米团簇可以保持多肽的生物活性及贵金属纳米团簇的荧光特性、催化活性等物化性能,本课题开发了一系列功能多肽模板合成的贵金属纳米团簇,并成功研发了实现细胞核多模式成像的成像探针。结合本课题组前期工作贵金属团簇在治疗癌症、炎症等生物效应的基础上,进一步研究了贵金属团簇材料的抑菌效果。具体内容如下:(1)功能多肽金团簇构建及细胞核多模式成像在此实验中,使用了具有特异靶向细胞核能力的SV多肽(NH2-CCYGGPKKKRKVV-COOH)为模板,合成了两种不同类型的金团簇,一种具有红色荧光发射(λex=560 nm,λem=657 nm),粒径为1.7±0.27 nm;一种具有蓝色荧光发射(λex=320 nm,λem=405 nm),粒径为1.2±0.37 nm。通过优化合成条件,如光照、pH值、多肽与Au比例、温度等条件,确定了反应的最佳合成条件。随后研究了SV-Au NCs的细胞毒性,催化活性以其在细胞核成像中的应用。结果表明金团簇具有与SV多肽类似的生物活性,能特异性靶向细胞核。利用金团簇本身的荧光性质,实现了对细胞核的荧光成像。合成的金团簇具有类过氧化物酶活性,能催化DAB染色细胞核成像,观察可在普通光学显微镜下进行,不需要荧光激发。SV-Au NCs表现出出色的多模式细胞成像的能力,可在荧光成像与普通光学成像状态下实现了对细胞核的标记与成像。(2)功能多肽金团簇构建与抑菌性研究此外实验使用了无特殊靶向性的多肽CCY,以CCY多肽为模板合成了具有蓝色荧光发射的金团簇,λex=320 nm,λem=410 nm。CCY-Au NCs具有良好的稳定性与生物相容性,能在水、PBS溶液、DMEM培养基中稳定保存,且增大浓度至400μM时,对HeLa细胞无明显的细胞毒性。随后研究了CCY-Au NCs的体外抑菌活性,实验结果表明,在体外培养条件下,CCY-Au对表皮金黄色葡萄球菌(S.aureus)具有明显的抑制作用,在Au浓度为240μM时能较好地抑制细菌生长,但对大肠杆菌(E.coli)生长无明显抑制。同时选用了实验室常用的GSH-Au NCs,进行体外抑菌实验,与CCY-Au NCs的抗菌活性进行了对比。随后使用电感耦合等离子体-质谱(ICP-MS),对细菌单细胞的金团簇摄取量进行了定量研究,实验结果表明金葡菌对CCY-Au NCs的单细胞摄取量要远高于大肠杆菌,且两种细菌对CCY-Au NCs的摄取量要远大于对GSH-Au NCs的摄取量。对金团簇的摄入量的不同,这可能影响了金团簇在不同细菌上抑菌活性的差异。