第一作者：Guojuan Qu
通讯作者：Tao Jiang，Xiang Ma
通讯单位：华东理工大学
研究内容：
金纳米团簇具有良好的生物相容性和光稳定性，使其在纳米粒子的生物成像中脱颖而出。然而，水溶性AuNCs的量子产量低、靶向能力差，极大地限制了其生物应用。在本研究中，作者设计并合成了多功能主体聚合物PolySC4AP和FGGC@AuNCs，通过基于SC4(sulfonatocalix[4]芳烃)和带正电荷的FGGC配体(苯丙氨酸-甘氨酸-甘氨酸-半胱氨酸)的主体-来宾相互作用来制造PolySC4AP/FGGC@AuNC组装体。由于主客体组装策略和刚性聚合物基体，FGGC@AuNCs的量子产率从7.0显著提高到35.3%，FGGC@AuNCs的形态也发生了明显的变化。此外，PolySC4AP/FGGC@AuNC可以检测线粒体的位置，共定位的R(皮尔森关联系数)值高达0.9605，为荧光靶向成像提供了一种新的策略。
示意图
要点一：
在这项工作中，作者创新性地将聚合和主-客体组装相结合，实现了AuNCs的增强发光和靶向线粒体成像。如示意图所示，多功能主体聚合物PolySC4AP作用于FGGC@AuNCs，制造PolySC4AP/FGGC@AuNCs组装体。SC4和FGGC之间的组装作用通过图1a中的1H NMR(核磁共振)滴定谱进行了研究。在FGGC溶液中加入SC4后，FGGC部分的质子信号表现出明显的上场偏移，揭示了SC4腔的屏蔽效应。根据1H NMR谱，推导出SC4与FGGC的结合方式如图1b所示。
要点二：
制备出的FGGC@AuNCs，其最大发射峰在650nm处，最优激发在520nm处这与之前文献报道的一致。有趣的是，PolySC4AP/FGGC@AuNCs组装体在水中表现出极强的红光。如图2b所示，加入PolySC4AP后，FGGC@AuNCs的吸收峰的位置和强度变化不明显，说明加入PolySC4AP对FGGC@AuNCs的组成影响不大。同时，加入PolySC4AP后FGGC@AuNCs的发光强度明显增强，如图2c所示，并伴有8 nm的微蓝移。从图2d的荧光寿命可以看出，组装体的发光寿命从0.84到了2.41 μs。结果表明FGGC@AuNCs与SC4组装后，其发光强度提高，发光寿命延长，非辐射跃迁率降低。
要点三：
值得注意的是，PolySC4AP对FGGC@AuNCs的形貌也有很好的组装效果。FGGC@AuNCs在水中分散良好，粒径约为超细1.8 nm(图3a)。然而，如图所示3b−d，随着PolySC4AP体积的增加，FGGC@AuNCs可以组装成交联的线性形状和丰富的三维网络结构，尺寸从1.8 nm扩展到80.93 nm。因此，可以通过工程化溶液中PolySC4AP的量来调节FGGC@AuNCs的形貌和尺寸，为后续纳米材料的研究奠定基础。作者将TPP作为靶向部分与宿主大环分子共聚形成多功能聚合物PolySC4AP，并将其与发光载体FGGC@AuNCs组装成荧光探针，用于靶向线粒体进行生物成像。如图4所示，当PolySC4AP添加量增加到200 μL时，红色发光的PolySC4AP/FGGC@AuNCs组件与绿色发光的MTG重叠程度更高;其R值也高达0.9605，说明PolySC4AP与FGGC@AuNCs的组装量更大，且PolySC4AP/FGGC@AuNCs组装体的靶效果更好。
图1：(a) 用不同浓度的SC4滴定FGGC肽1H核磁共振谱在298 K。(b)根据1H核磁共振谱推导出的多肽与SC4的结合方式。
图2:(a) FGGC@AuNCs在超纯水中的归一化吸收光谱(蓝色)、激发光谱(橙色)、发射光谱(红色)。(b)在超纯水中，随着PolySC4AP添加量的增加，FGGC@AuNCs的紫外-可见吸收光谱和(c)发光光谱。(d) PolySC4AP/ FGGC@AuNCs的荧光寿命。
图3：(a) FGGC@AuNCs的HR-TEM。(b-d)加入不同量的PolySC4AP后的TEM图。
图4：PolySC4AP/ FGGC@AuNCs在HeLa细胞中的共聚焦图像。
参考文献
G. Qu, T. Jiang, T. Liu, X. Ma, Multifunctional Host Polymers Assist Au Nanoclusters Achieve High Quantum Yield and Mitochondrial Imaging, ACS Appl. Mater. Interfaces, (2021) Doi: 10.1021/acsami.1c21109.
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