AuNCs，Gold Nanoclusters，金納米簇是由數(shù)個(gè)至幾百個(gè)金原子組成的超小納米材料，其核尺寸通常小于2納米（不含配體保護(hù)層），原子數(shù)一般小于150。

結(jié)構(gòu)與組成

• 核心結(jié)構(gòu)：金納米簇的核心由有限數(shù)量的金原子構(gòu)成，如Au??、Au??、Au??等。這些金原子通過(guò)金屬鍵緊密結(jié)合，形成穩(wěn)定的核結(jié)構(gòu)。

• 表面配體：金納米簇的表面常被硫醇、蛋白質(zhì)、核酸等配體包裹，形成穩(wěn)定的“核-殼"結(jié)構(gòu)。這些配體不僅保護(hù)了金納米簇的核結(jié)構(gòu)，還賦予了其良好的生物相容性和化學(xué)可調(diào)性。

光學(xué)性質(zhì)

• 熒光特性：金納米簇具有特殊的熒光特性，其發(fā)射波長(zhǎng)可覆蓋可見光至近紅外區(qū)（400-1200納米）。熒光量子產(chǎn)率高、光穩(wěn)定性好，優(yōu)于傳統(tǒng)有機(jī)熒光染料。部分金納米簇還具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）特性，即在聚集狀態(tài)下熒光強(qiáng)度顯著增強(qiáng)。

• 尺寸依賴效應(yīng)：金納米簇的熒光特性高度依賴其尺寸。通過(guò)改變金納米簇中的金原子數(shù)量或表面配體，可以精細(xì)調(diào)節(jié)其發(fā)射波長(zhǎng)和熒光強(qiáng)度。

化學(xué)性質(zhì)

• 表面化學(xué)可調(diào)性：金納米簇的表面配體可通過(guò)配位作用或共價(jià)鍵修飾，易實(shí)現(xiàn)功能化。這為金納米簇在生物醫(yī)學(xué)、光學(xué)傳感等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊的空間。

• 類分子性質(zhì)：金納米簇表現(xiàn)出離散的電子能級(jí)、本征手性、順磁性、強(qiáng)發(fā)光以及類似生物酶的催化活性和選擇性等類分子性質(zhì)。這些性質(zhì)使得金納米簇在催化、生物傳感等領(lǐng)域具有特殊的應(yīng)用價(jià)值。

生物相容性

• 低毒性：金納米簇的超小尺寸和表面配體的保護(hù)作用使其具有低毒性，遠(yuǎn)低于較大尺寸的金納米顆粒。

• 腎臟清除能力：部分金納米簇具有良好的腎臟清除能力，可在生物體內(nèi)快速排出，減少了長(zhǎng)期滯留帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

制備方法

• 化學(xué)還原法：以氯金酸（HAuCl?）為金源，在配體（如硫醇、谷胱甘肽）存在下，用弱還原劑（如NaBH?、抗壞血酸）緩慢還原，通過(guò)調(diào)控金源、配體、還原劑比例控制簇尺寸。

• 模板法：以生物分子（如牛血清白蛋白BSA、DNA）為模板，利用其空腔或官能團(tuán)（氨基、巰基）誘導(dǎo)金原子定向聚集，一步合成生物相容性好的金納米簇。

• 刻蝕法：用配體（如硫醇）刻蝕較大的金納米顆粒，使其分解為尺寸均一的小簇，可精準(zhǔn)控制產(chǎn)物粒徑。

應(yīng)用領(lǐng)域

• 生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：

• 熒光探針：金納米簇可作為熒光探針用于細(xì)胞成像（如細(xì)胞器定位、活細(xì)胞追蹤）、體內(nèi)熒光成像（如腫瘤靶向成像）。

• 藥物載體：通過(guò)表面修飾靶向分子（如抗體、肽），金納米簇可實(shí)現(xiàn)藥物的精準(zhǔn)遞送。

• 生物檢測(cè)：基于熒光猝滅或增強(qiáng)效應(yīng)，金納米簇可用于檢測(cè)金屬離子（如Hg2?、Cu2?）、生物分子（如DNA、蛋白質(zhì)）等。

• 光學(xué)傳感領(lǐng)域：金納米簇可制作熒光傳感器，用于環(huán)境污染物（如重金屬、農(nóng)藥殘留）、食品添加劑的痕量檢測(cè)，檢測(cè)限可達(dá)納摩爾（nM）甚至皮摩爾（pM）級(jí)別。

• 催化領(lǐng)域：金納米簇表面暴露大量活性位點(diǎn)，可用于催化小分子反應(yīng)（如CO氧化、硝基化合物還原），且尺寸可控性使其催化活性和選擇性優(yōu)于傳統(tǒng)金納米催化劑。

AuNCs，Gold Nanoclusters，金納米簇

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