水溶性单分散的金银纳米团簇的配体交换方法研究

摘要

小尺寸金属团簇具有磁性，荧光，手性和生物相容性高等特征，促进了它们在抗菌，生物成像，药物递送和传感等领域的应用。其中，以纳米材料作为药物载体（在纳米粒子表面修饰抗癌药物）或通过化学修饰法制备由癌细胞的靶向基团（如叶酸）和抗癌药物小分子包覆的金属团簇是发挥抗癌功能的常用手段。其中，药物载体主要利用金属纳米团簇的被动靶向作用，使金属纳米团簇携带抗癌药物进入并杀死肿瘤细胞，而功能化团簇主要通过主动靶向基团靶向癌细胞实现抗癌功能。这两种方法与传统的药物抗癌相比都可以达到提高抗癌药物进入细胞的量并且提高要药物利用率。此外，借助光热效应加热局部富集团簇的肿瘤细胞的方式也是实现抗癌功能的一个重要方法。 为了更好的使用水溶性金属纳米团簇，我们希望得到高水溶性，单分散，低毒性以及具有荧光等性能的金属纳米团簇。首先合成水溶性贵金属纳米团簇的方法主要有一锅法和配体交换等方法，这些方法合成的水溶性金属纳米团簇一般是粗产物。其次我们要对粗产物进行分离和提纯，这是进行后续工作的前提。溶剂提取法，凝胶电泳法和色谱法等方法都是经常用来对合成的金属纳米团簇粗产物进行分离和提纯的方法。随着金属纳米团簇的研究的深入和发展，对于金属纳米团簇的表征方法也有很多，如紫外-可见吸收光谱和荧光的测试可以研究金属纳米团簇的光学性质，除此之外还有质谱表征，透射电镜，扫描电镜，核磁共振，X射线光电子能谱，傅里叶变换红外光谱等表征方法。 尽管小尺寸金属纳米团簇在抗癌、抗菌及生物传感等领域表现出巨大的应用潜能，但是制备单分散的金属纳米团簇仍存在很多困难。合成水溶性贵金属纳米团簇传统方法主要有一锅法和配体交换法等。但是由于合成过程中无法精确的控制反应条件如还原剂和配体的量，这就导致在合成金属纳米团簇的过程中无法控制合成的产物的各种性质达到均一性如合成的金属纳米团簇的尺寸分布较宽且不均一。这一现象导致小团簇的在进一步推广应用过程中仍存在很多困难。 为解决上述问题，本文发展了一种两相配体交换的合成方法，操作方便并且普适于不同药物分子保护的水溶性纳米团簇。这一方法首先合成一个特定的苯乙炔和三苯基膦保护的金银纳米团簇前驱物，然后使用这个前驱物与一系列水溶性硫醇（如:硫普罗宁，卡托普利，N-乙酰-L-半胱氨酸，对巯基苯基酸，谷胱甘肽和硫代苹果酸）进行配体交换后最终合成了一系列单分散的金银合金纳米团簇。透射电镜测试了水溶性金属纳米团簇的形貌，证实其单分散和超小尺寸的特点。另外，通过紫外线-可见吸收光谱，扩展x射线吸收精细结构光谱、电喷雾飞行时间质谱等对其结构进行表征，发现合成的团簇的主要成分为(AuAg)44。 基于上文发展的普适型水溶性金属纳米团簇的合成方法，我们将硫普罗宁保护的金银纳米团簇的配体上的羧基键进行了后修饰，使其作为经典抗癌药物阿霉素的载体，实现了金属纳米团簇具有抗癌及荧光两种性能。由这一系列实验证实基于上文的油相-水相的两相法合成水溶性金属纳米团簇及其在生物学的潜在应用。