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由于金团簇具有尺寸小、荧光效率高、发光稳定等优越性,近年来,金团簇在生物标记和生物成像领域的应用受到广泛关注。本文采用简便易行的one-pot法合成了牛血清白蛋白(Bovineserumalbumin,BSA)为模板的水溶性金团簇,此方法合成的金团簇在紫外光激发下可发出强烈的红色荧光,荧光在酶促水解作用下具有淬灭效应。我们采用金团簇作为新型荧光探针,成功地实现了对胰蛋白酶和糜蛋白酶含量的检测和水解的实时监控。为了研究荧光淬灭机理,我们进行了高效液相色谱/电感耦合等离子体质谱联用、X射线光电子能谱、X射线吸收精细结构分析等一系列表征,结果表明导致荧光下降的原因是酶促水解使BSA模板降解。
金纳米材料生物安全性的研究是金纳米材料生物医学应用的前提和重要研究课题。本文合成了尺寸和形状不同的金纳米颗粒(包括金团簇、金纳米棒和金纳米球),并研究了它们的动物体内分布和毒性。为提高材料的血浆稳定性,我们对金纳米棒和金纳米球进行了表面BSA修饰,采用尾静脉注射的方式将不同种类的金纳米材料按0.5mgAu/kg体重的剂量注入小鼠体内,并在不同时间点进行采样,通过电感耦合等离子体质谱进行定量分析,比较每种金纳米颗粒的体内吸收分布和蓄积-滞留-清除(ADME)的过程。结果表明,对于表面修饰BSA且均带有负电荷的几种材料,影响其生物分布的决定性因素是尺寸大小而非形状。总的来说,尺寸较大的金纳米棒和金纳米球主要在肝脏和脾脏中蓄积,而尺寸较小的金团簇则倾向于在肾脏中蓄积,并可经尿液排出体外。生物毒性评估采用组织病理观察和血清生化分析,我们发现金纳米颗粒可对肝脏和肾脏造成轻微的损伤,损伤程度与其体内分布模式基本吻合。