AuNCs，Gold Nanoclusters，金納米簇是由數個至幾百個金原子組成的超小納米材料，其核尺寸通常小于2納米（不含配體保護層），原子數一般小于150。

結構與組成

• 核心結構：金納米簇的核心由有限數量的金原子構成，如Au??、Au??、Au??等。這些金原子通過金屬鍵緊密結合，形成穩(wěn)定的核結構。

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

光學性質

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

• 尺寸依賴效應：金納米簇的熒光特性高度依賴其尺寸。通過改變金納米簇中的金原子數量或表面配體，可以精細調節(jié)其發(fā)射波長和熒光強度。

化學性質

• 表面化學可調性：金納米簇的表面配體可通過配位作用或共價鍵修飾，易實現功能化。這為金納米簇在生物醫(yī)學、光學傳感等領域的應用提供了廣闊的空間。

• 類分子性質：金納米簇表現出離散的電子能級、本征手性、順磁性、強發(fā)光以及類似生物酶的催化活性和選擇性等類分子性質。這些性質使得金納米簇在催化、生物傳感等領域具有特殊的應用價值。

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作用使其具有低毒性，遠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，可在生物體內快速排出，減少了長期滯留帶來的潛在風險。

制備方法

• 化學還原法：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，通過調控金源、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（氨基、巰基）誘導金原子定向聚集，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，可精準控制產物粒徑。

應用領域

• 生物醫(yī)學領域：

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

• 藥物載體：通過表面修飾靶向分子（如抗體、肽），金納米簇可實現藥物的精準遞送。

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

• 光學傳感領域：金納米簇可制作熒光傳感器，用于環(huán)境污染物（如重金屬、農藥殘留）、食品添加劑的痕量檢測，檢測限可達納摩爾（nM）甚至皮摩爾（pM）級別。

• 催化領域：金納米簇表面暴露大量活性位點，可用于催化小分子反應（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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