第一作者：Veerasikku Gopal Deepagan

通讯作者：Kristian Kempe, Nicolas H. Voelcker, Anna Cifuentes-Rius

通讯单位：Monash University, University of Melbourne, The University of Queensland

研究内容：

我们介绍了黄嘌呤功能化的聚(环亚胺醚)(PCIEs)，特别是聚(2-乙基-2-恶唑啉)和聚(2-乙基-2-恶嗪)，由于它们的隐身特性，作为合成高度单分散和荧光金纳米簇(AuNCs)的传统巯基配体的有吸引力的替代品。PCIEs中的黄药与Au离子相互作用，作为PCIEs - AuNCs直接形成的良好控制模板。该方法获得的红色AuNCs具有窄的发射峰(λem = 645 nm)、良好的量子产率(4.3-4.8%)、较长的荧光衰减时间(722-844 ns)和前所未有的产品产率(>98%)。与没有聚合物涂层的PCIEs - AuNCs相比，PCIEs - AuNCs具有长期的胶体稳定性、生物相容性和防污性能，能够延长血液循环，降低主要器官的非特异性积累，更好的肾脏清除率。在使用黄嘌呤功能化PCIEs合成金属纳米团簇方面取得的进展，可以推动高单分散、生物相容性和肾脏可清除的纳米探针的大规模生产，用于不同的治疗应用。

要点一：

  本文通过使用黄嘌呤端基聚(环亚氨基醚)(PCIEs)，证明了Au³⁺和黄嘌呤基团之间的初始相互作用，形成了静电稳定的核-壳中间体纳米复合物，这对模板和生产高质量的超小PCIEs - AuNCs至关重要。

要点二：

  PCIEs是一类以聚(2-恶唑啉)(PEtOx)和聚(2-恶嗪)(PEtOz)为主要成员的高功能聚合物,前者因其化学多功能性、水溶性和低免疫原性而被广泛研究。虽然目前只有有限的研究使用PEtOz，但这些研究表明，PEtOz也具有高度的细胞相容性，可赋予表面防污性能，稳定无机纳米颗粒，并使有效的纳米药物成为可能。文章表明，PEtOx和PEtOz可以稳定超小AuNCs，并通过体外和体内研究验证它们的生物相容性。

示意图1：高荧光和单分散金纳米团簇的形成。用黄嘌呤功能化聚(环亚氨基醚)模板化的AuNCs(PCIEs)，简称为PCIEs - AuNCs。由于黄原酸基团和Au3+离子之间的静电相互作用，在黄原酸功能化的PCIEs中添加Au3+离子，特别是聚(2-乙基-2-恶唑啉)PEtOx和聚(2-乙基-2-恶嗪)PEtOz，导致中间核-壳纳米复合物的形成。这在减少后的PCIEs - AuNCs形成中起到模板的作用。

图1：PEtOx-和- PEtoz - aunc的合成途径和物理化学性质的表征。(a)随着AuCl₃在D₂O中的摩尔比的增加，聚合物单独和PCIEs的质子核磁共振(1H NMR)谱图。透射电子显微镜(TEM)图像和(b) c的尺寸分布频率(插图)。PEtOx-和(c) PEtoz - AuNCs的粒径分布直方图的平均直径分别为1.4±0.4 nm和1.5±0.4 nm。

图2: 光致发光(PL)特性的表征。(a) PCIEs - AuNCs的紫外可见光谱，由于没有检测到等离子体峰，因此没有金纳米颗粒。(b) PEtOx-和(c) PEtoz - AuNCs的激发和发射光谱。PEtOx-AuNCs的激发和发射最大值分别为λ = 312和641 nm, PEtOz-AuNCs的激发和发射最大值分别为λ = 312和645 nm。(c)以罗丹明6G为参比(Φreference = 0.94，在乙醇中λ = 480 nm)测定量子产率(Φ)。PEtOx-AuNCs的Φ估计为4.8%，PEtoz - AuNCs的4.3%。(d) AuNCs的时间分辨荧光寿命分析(对应的二阶指数衰减函数拟合曲线)。PEtOx-和 PEtoz - AuNCs的平均寿命分别为844和722 ns。

图3：PCIEs - AuNCs的稳定性研究。(a)不同pH值(3-11)和(b)在缓冲液、完整介质和0.1 M SDS存在下PEtox-AuNCs的荧光光谱;在(c) 不同pH值(3-11)和(d)在缓冲液、完整介质和0.1 M SDS存在下PEtOz-AuNCs的荧光光谱。插图显示了相应的AuNCs在白天和紫外线下的照片。

图4：生物相容性和生物分布。(a)共聚焦激光扫描显微镜成像NIH-3T3细胞中AuNCs(红色)的细胞摄取情况。细胞核用DAPI染色(蓝色)，细胞骨架用Phalloidin-Atto 565染色(绿色)。未处理的细胞作为对照。比例尺代表20 μm。(b)注射后24小时主要器官的体外荧光定量。注:数据减去对照组的强度值。(c)注射后24 h ICP-OES测定各主要器官Au含量。误差柱代表标准差(n = 3)。

参考文献

Deepagan, V. G.; Leiske, M. N.; Fletcher, N. L.; Rudd, D.; Tieu, T.; Kirkwood, N.; Thurecht, K. J.; Kempe, K.; Voelcker, N. H.; Cifuentes-Rius, A., Engineering Fluorescent Gold Nanoclusters Using Xanthate-Functionalized Hydrophilic Polymers: Toward Enhanced Monodispersity and Stability. Nano Lett 2021, 21 (1), 476-484.