新型近红外荧光探针-手性金团簇的合成及细胞毒性研究

摘要

手性金团簇兼具表面手性、光学活性及金团簇独特性质于一体，在手性催化、手性识别、分子检测、生物成像等多个领域展现出了广泛的应用前景。与其他近红外荧光染料相比，金团簇近红外荧光探针具有高的摩尔消光吸光系数和荧光量子产率、抗光漂白能力强、发射光谱集中且可调等特点而备受重视。开发高灵敏度、高选择性、高量子产率、长波段且具有良好生物相容性的近红外荧光金团簇成为国内外研究者们的一致目标。将近红外荧光成像的优势与手性识别结合起来，制备得到兼具近红外荧光和潜在的手性识别能力于一体的且具有良好的生物相容性的手性金纳米团簇，将会在荧光检测及成像领域具有光明的应用前景。鉴于此，本文工作如下：
　　1.L-谷胱甘肽作为还原剂和稳定剂，采用新型的NaOH-调控一步法直接制备得到单分散性好的谷胱甘肽金纳米团簇（L-GSH-Au25NCs），反应条件温和、简便、快速。使用透射电子显微镜、红外光谱、紫外-可见分光光谱、近红外荧光光谱、圆二色谱和热重分析等方法对合成的金纳米团簇进行了表征，L-GSH-Au25NCs在930nm处出现荧光发射峰，其stocks位移大，激发范围广，是已知的发射波长最大的谷胱甘肽金团簇，探讨了其合成机理及近红外荧光特性。
　　2.采用改进的Brust一步法直接制备得到单分散好的手性金纳米团簇（L/D-NIBC-Au25NCs），该方法简单、快速、产率高且无需分离提纯。并使用透射电子显微镜、X射线能谱、动态光散射、红外光谱、紫外-可见分光光谱、近红外荧光光谱、圆二色谱和热重分析等方法对合成的金纳米团簇进行了表征。L/D-NIBC-AuNCs在918nm处存在荧光发射峰，其发射波长大，激发范围广，stocks位移大（500nm），基本实现近红外区的激发与发射，荧光稳定性实验证明其光漂白性明显优于有机荧光染料，在pH为4-13及不同离子强度的环境中均可稳定存在，且其在多种金属溶液中均保持稳定。L/D-NIBC-AuNCs的近红外荧光量子产率分别高达6.9％和8.2%，是一类非常优秀的近红外荧光染料。
　　3.测定了L/D-NIBC-AuNCs对神经细胞的细胞毒性，结果显示在1-100mg/L的浓度范围及48h的时间范围内对神经细胞几乎无毒性。本研究为手性金团簇成为一种新型近红外荧光探针奠定了一定的基础，为将来实现对特定分子进行体内近红外荧光示踪和成像提供了全新的思路和重要的参考。

目录

声明

第1章 绪论

1.1近红外荧光概述

1.1.1荧光成像

1.1.2近红外荧光（Near infrared fluorescence，NIRF）

1.1.3近红外荧光材料

1.2金纳米材料概述

1.2.1金纳米粒子的等离子体共振特性（SPR）

1.2.2金团簇的荧光特性

1.2.3 金团簇的近红外荧光

1.3手性金纳米团簇概述

1.3.1手性

1.3.2 手性与旋光性及圆二色性

1.3.3手性金纳米团簇

1.3.4手性金团簇的制备及表征

1.3.5 手性金团簇的光学活性

1.3.6手性金团簇的手性起源

1.3.7手性金团簇的应用

1.4 项目背景、研究内容及创新点

1.4.1 项目背景

1.4.2 研究内容

1.4.3 创新点

第2章 NaOH调控L-GSH-AuNCs的合成及光学性质研究

2.1 前言

2.2实验部分

2.2.1主要实验装置与试剂

2.2.2测试方法

2.2.3 L-GSH包裹手性金团簇的合成

2.3结果与讨论

2.3.1 L-GSH-AuNCs的合成条件探索

2.3.2 L-GSH-AuNCs合成机理

2.3.3 透射电子显微镜表征（TEM）

2.3.4 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）

2.3.5 热重分析（TGA）

2.3.6 圆二色光谱（CD）

2.3.7 近红外荧光光谱（NIRS）

2.4本章小结

第3章 L/D-NIBC-AuNCs的合成、光学性质及细胞毒性研究

3.1 前言

3.2实验部分

3.2.1主要实验装置与试剂

3.2.2近红外荧光量子产率测试与计算方法

3.2.3细胞毒性实验

3.2.4 L/D-NIBC包裹手性金团簇的合成

3.3结果与讨论

3.3.1 L-NIBC-AuNCs合成条件探索

3.3.2 L/D-NIBC-AuNCs的紫外-可见吸收光谱

3.3.3 透射电子显微镜（TEM）与X射线能谱表征（EDX）

3.3.4傅里叶变换红外光谱（FT-IR）

3.3.5 热重分析（TGA）

3.3.6 圆二色光谱（CD）

3.3.7 近红外荧光光谱（NIRS）

3.3.8 荧光稳定性实验

3.3.9 手性金纳米团簇的荧光量子产率

3.3.10 荧光基团对金团簇荧光的影响

3.3.11 L/D-NIBC-AuNCs的细胞毒性分析

3.4本章小结

第4章 结论

致谢

参考文献

硕士期间发表论文