金属离子配位诱导铜量子簇-酶自组装体传感与药物递送
金属纳米簇作为一种新型的荧光纳米材料，展现出良好的生物相容性和优良的物化性质，近年来受到各个领域的关注，尤其在生物医学领域得到了广泛的应用。该文在介绍多种金属纳米簇的合成方法和光学性质的基础上，综述了金属纳米簇在生物传感、生物成像和肿瘤治疗等领域的应用研究进展，并对其面临的挑战和应用前景进行了展望。
金属纳米簇是尺寸为0.5-10纳米、粒径分布窄的金属微粒。由于巨大的比表面、表面原子处于高度配位不饱和状态以及量子尺寸效应等因素，金属纳米簇作为重要的纳米基元，在构筑催化剂、化学与生物传感器、纳电子器件、高密度磁记录介质等方面有着广泛的应用前景。近几年，对于纳米金簇的研究体系已经比较完善，所以为了寻求新的突破，科学家开始将目光转向纳米银簇，纳米铜簇等。我的课题就是针对纳米铜簇展开的。纳米铜簇是由几个至几十个铜原子组成的具有荧光性，水溶性的分子级聚集体。它因特有的量子尺寸效应，生物相容性好，光稳定性强，反聚合能力强，斯托克斯位移较大等特点，使其在生化传感器，新型催化剂，生物标记，环境检测等领域有着广泛的应用前景。由于纳米铜簇（Cu NCs）有着不可比拟的价格优势，它作为一类新型的光致发光和纳米催化材料，在光致发光分析、生物探针成像和催化等各个领域越来越受到广泛的关注。
相比于贵金属纳米簇 Au NCs 与 AgNCs，有关铜纳米簇 Cu NCs 的报道相对较少，主要是由于 CuNCs 更易被氧化且制备过程中尺寸难以控制。硫醇类化合物中的巯基与 Cu2 之间能形成 Cu—S 共价键，因此硫醇类化合物也能作为合成 Cu NCs 的配体。Wei 等利用 2-巯基-5-丙烷基嘧啶为配体，在NaBH4 还原下合成了具有双发射的 Cu NCs，在氧气的电还原反应中表现出很高的电催化活性。由于某些聚合物在水溶液中能与Cu2 螯合，Zhao 等以含有叔胺的羟基封端的 PAMAM 为配体，利用叔胺与Cu2 的络合作用，在NaBH 的还原下成功合成了Cu NCs。多肽和蛋白质等生物大分子也能作为配体为Cu2 提供结合位点，Huang等以多肽作为配体，在抗坏血酸的还原下制备了量子产率为 7. 3% 的 CuNCs，其荧光具有温度敏感性。
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除了在生物传感中的应用，许多金属纳米簇也被应用于生物成像领域，尤其是以蛋白质、多肽等生物内源性分子为配体合成的金属纳米簇，它们往往具有生物相容性好、易功能化修饰的特点，在生物成像应用中表现出独特的优越性。Wang 等以 GSH － Ag NCs 前体为配体，利用电化学还原法合成了具有红光发射的 Au NCs，量子产率为 10% ，该 Au NCs 在癌细胞和正常细胞的成像中均表现出良好的稳定性和生物相容性。由于癌细胞中 GSH 的浓度远高于正常细胞的浓度，Chen等将此特性应用于 Pt NCs 在癌细胞内的原位合成并实现了细胞成像 。此外，金属纳米簇通过表面功能化后用于靶向肿瘤细胞的成像研究也相继报道，叶酸、TAT 肽段［93］、ＲGD 肽段、Aptamer等生物分子的靶向功能化修饰在生物成像中发挥着越来越重要的作用。为避免细胞成像时的自发荧光和背景荧光的干扰，许多研究者基于材料的特性引入了双光子成像技术并得到了更深层次的细胞成像效果。
纳米铜簇在应用于药学领域主要是作为药物的载体。其作为药物载体主要有以下优点：
1）纳米药物载体可经过血液循环进入毛细血管，还可透过内皮细胞间隙，进入病灶，被细胞以胞饮的方式吸收，实现靶向用药，提高了药物的生物利用率。
2）纳米载体粒径较小，拥有较高的比表面，可以包埋疏水性药物，提高其溶解性，减少常规用药中助溶剂的副作用。
3）纳米药物载体经靶向基团修饰后可实现靶向药物给药，可减少用药剂量，降低其副作用，如叶酸修饰载药纳米粒、磁性载药纳米粒等。
4）纳米载体可延长药物的消除半衰期（t1/2beta;），提高有效血药浓度时间，提高药效，降低用药频率，减少其毒副作用。
5）纳米载体可透过机体屏障对药物作用的限制，如血脑屏障、血眼屏障及细胞生物膜屏障等，使药物到达病灶，提高药效。
因此我做的实验是关于铜簇在药物递送方面的内容，我想通过自组装的方式把葡萄糖氧化酶包裹起来，再利用其荧光成像的特点用于血糖的检测，这是一个非常有前景的方式用于糖尿病患者的血糖检测。
最后，金属纳米簇的表面功能化对于其在生物医学领域的应用研究十分关键，一方面，金属纳米簇作为传感器、荧光染料、基因载体或药物载体等角色，高效率的表面功能 化修饰有利于其更好的发挥作用 另一方面，功能化修饰会使金属纳米簇表面的化学基团发生变化， 从而导致材料本身的荧光性质发生变化。许多研究表明，以荧光金属纳米簇为基础构建的生物标记、 生物传感、生物成像以及靶向的肿瘤治疗平台具有十分广阔的前景，但将其应用于临床实践尚需结合 其他功能性材料进行更多深入、系统的研究。通过将金属纳米簇的优良性质与其他造影剂或治疗药物 相结合，有望实现多功能金属纳米复合材料的合成及多模态成像与治疗的应用，为临床实践提供坚实 的理论基础和技术支持。总之，随着理论基础、合成技术以及各方面技术的综合发展，荧光金属纳米 簇将为生物医学领域的研究提供新的契机，为细胞内传感、成像以及治疗开拓新的途径。
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