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金属纳米材料(如金、银、铜、铁、铂等)具有特殊的表面等离子体共振、荧光、电化学、催化等特性,是纳米技术快速发展进程中的关键元件。银纳米材料是银离子通过配体稳定的尺寸在1-100 nm范围内的一类纳米材料。根据尺寸大小,常用的银纳米材料分成荧光的纳米银团簇(AgNCs)和淬灭功能的纳米银颗粒(AgNPs)。不同于有机染料易光漂白和半导体量子点的大尺寸、毒性高,DNA稳定的纳米银团簇(DNA/AgNCs)具有小尺寸、合成简单、发射可调、稳定性高、生物相容性好等优势,广泛应用于化学分析、生物医疗、环境监测等领域。但是,常规的单发射团仍然存在亮度低和光稳定性差等问题。本论文通过组装一对发射团制备了高荧光双纳米银团簇共生体结构,并详细研究了不同模板调控的双纳米银团簇共生体的光学特性及增强机制。基于靶标诱导的构象可控的双纳米银团簇共生体和双纳米银团簇共生体/淬灭基团组装,构建了纳米银团簇荧光探针,实现了靶标识别和纳米银团簇荧光增强的巧妙结合,避免了常规荧光探针的共价修饰。配体稳定的大尺寸AgNPs作为荧光基团的纳米淬灭基团,具有淬灭效率高、合成绿色、成本低等优势,是荧光探针设计中不可缺少的元件。基于碳点(C-dots)稳定的AgNPs(C-dots/AgNPs)设计了 AgNPs作为淬灭基团的荧光探针,具有低成本、无标记、设计简单等优势。1.双纳米银团簇共生体结构合成及荧光增强机制研究:设计不同长度和碱基组成的间隔区组装黄色和近红外发射团,合成明显高于单个发射团荧光强度的双纳米银团簇共生体。不同碱基数的polyT间隔区模板合成的AgNCs荧光强度具有长度依赖性,15 T碱基间隔区形成的模板(S-T15)15 min合成了最强荧光的AgNCs,比单个发射团高~850倍。不同碱基组成的间隔区(polyT、polyA、polyG、polyC)和发射团的选择影响AgNCs的光学特性(吸收/发射光谱)、形态特征和均一性。另外,推测其荧光增强机制符合配体—金属—金属电荷转移(LMMCT)。2.基于双纳米银团簇共生体结构的分子信标荧光探针设计:AgNCs合成模板一级结构和二级结构的改变能够淬灭或增强AgNCs的荧光。基于靶标诱导的双纳米银团簇共生体结构的变化设计了两种新型荧光探针:纳米银团簇线性分子信标(AgNC-LMB)和距离依赖型点亮探针。线性分子信标是由邻近的荧光基团和淬灭基团组成的一条单链DNA,靶标和外切酶存在引起两基团远离促使荧光释放。基于AgNCs(荧光基团)和靶标识别区域(相当于淬灭基团),使用靶标DNA和外切酶③诱导的靶标识别区域去除恢复纳米银团簇共生体合成模板的柔性,构建了 AgNC-LMB荧光探针。纳米银团簇信标(NCB)是靶标诱导的G增强子和暗AgNCs靠近引起荧光增强的分子信标。基于双纳米银团簇共生体的荧光增强和NCB概念,我们开发了一种通用的纳米银团簇点亮的距离依赖型探针。锆离子(Zr4+)、DNA、AIP分别通过-PO32--Z4+-PO32--、碱基互补和适体构象折叠诱导一对单发射团形成双纳米银团簇共生体,产生可检测的荧光增强。与传统的FRET为基础的荧光探针相比,该探针具有操作简单、低成本、无标记等优势。3.双纳米银团簇共生体与淬灭基团组装的荧光探针:纳米金颗粒(AuNPs)和金属离子(Cu2+)淬灭发荧光的AgNCs。靶标诱导淬灭基团脱离而荧光增加,构建基于双纳米银团簇共生体和淬灭基团组装的荧光探针,包括基于AgNCs和AuNPs之间的表面等离子体增强的能量转移(SPEET)和铜介导的"on-off"纳米银团簇开关,实现了DNA、焦磷酸(PPi)和碱性磷酸酶(ALP)检测。吸收峰重叠和距离靠近是纳米颗粒和荧光基团之间发生SPEET的两个必要条件。基于AuNPs(520 nm吸收峰)和AgNCs(555 nm激发峰)之间的SPEET,使用单链DNA和双链DNA与AuNPs表面的不同结合能力促使其聚集程度的差异而调控SPEET,开发了一种无标记的特异DNA检测的新型荧光探针。这种无标记、无酶、无热循环的方法有利于开发简单、低成本、便利的检测器。Cu2+干扰AgNCs的精确合成,淬灭AgNCs的荧光。Cu2+和PPi的强烈结合使AgNCs的荧光恢复。ALP降解PPi成Pi,自由Cu2+重新淬灭AgNCs。基于铜介导的"on-off"纳米银团簇开关,实现了 PPi和ALP的检测,PPi和ALP的检测限分别达到112.69 nM和0.005 U/mL。该方法具有无标记、免分离、简单、低成本等优势。4.碳点稳定的纳米银颗粒的制备及葡萄糖检测探针:不同于荧光AgNCs,大尺寸AgNPs(>2 nm)可以作为荧光的淬灭基团。碳点作为配体合成AgNPs造成碳点的荧光淬灭,葡萄糖氧化酶氧化葡萄糖产生的H2O2蚀刻纳米银颗粒,AgNPs的破坏造成碳点的荧光恢复。基于C-dots/AgNPs构建了葡萄糖检测的探针,检测限达到1.39μM,这种简单、低成本、灵敏度高、选择性好的检测方法能够应用于血清中葡萄糖的精确定量。