降雨强研究组在纳米探针构建及其生物影像应用取得新进展

　　

????金纳米颗粒 (AuNPs) 是一种贵金属纳米材料，具有独特的理化特性、易于功能化修饰和良好的生物相容性等优势，已广泛应用在生物传感、生物成像、疾病诊断、癌症治疗等诸多领域。尺寸大于 2 纳米的发光金纳米颗粒 (L-AuNPs) 是近年来发展起来的一类性能优异的新型发光材料，在生物医学成像领域具有重要的应用价值。然而，目前发光金纳米颗粒L-AuNPs的合成策略单一、主要采用热还原法，存在步骤繁复、劳动量大的问题；高温条件下对设备的要求较高，能耗较大，且部分还原剂可能具有毒性或易燃易爆等安全隐患；更为重要的是基于热还原法制备的发光金纳米颗粒发光效率较低，这些都严重限制其生物医学中的应用。

????中国科学院遗传与发育生物学研究所降雨强研究组与北京大学、海军军医大学第一附属医院（上海长海医院）、中国中医科学院针灸研究所、中国人民大学等单位合作，发明了一种简便的光化学路线，用于制备表面包被 2-正己基硫基-1,3,4-噻二唑-5-硫醇(HTT)的发光性能优异的发光金纳米颗粒(L-AuNP@HTT)。实验结果表明，该类 L-AuNP@HTT 的直径为 3.19 nm，具有优异的光致发光 (PL) 特性：高量子产率 (φ，12.9%)、超长发光寿命 (~ 1 μs)、对称的 PL 曲线以及窄的最大半高宽 (FWHM , ≤ 49 nm)等。此外，它们还显示出异常大的双光子吸收 (TPA) 截面 (σ)，高达 8.0 × 10⁴ GM (1 GM = 10^-50 cm⁴ s photo^-1)。进一步高分子包埋处理后 (即 p-AuNPs)，每个粒子的 TPA 截面可进一步提高到 1.1 × 10⁸ GM，远远高于罗丹明、FITC等传统荧光染料 (<10² GM)。此外，研究还发现，这些制备的 p-AuNPs 显示出优异的光稳定性和高效的线粒体靶向性。基于上述 p-AuNPs 成功实现了高质量的线粒体靶向双光子激发发光 (TPEL) 成像、深层组织时间门控 (time-gated) 延时成像和活体计算机断层扫描 (CT) 成像。这些成果为高性能发光金纳米颗粒的简易合成铺平了道路，使其能广泛应用于生物成像领域。

????该研究以“Highly luminescent gold nanoparticles prepared via a facile photochemical method for bioimaging applications”为题于近日发表于Advanced Composites and Hybrid Materials 杂志 (DOI: 10.1007/s42114-024-00964-w)，降雨强研究组已毕业博士生燕飞虹和北京大学沙印林课题组已毕业硕士生杨璐璐为该论文的共同第一作者。北京大学沙印林教授、海军军医大学第一附属医院（上海长海医院）刘智勇主诊医师、遗传发育所降雨强研究员、韩荣成副研究员为共同通讯作者，中国中医科学院针灸研究所张维波研究员、宋晓晶副研究员和中国人民大学付立民教授、张建平教授等为该研究提供了指导和帮助。该研究得到了中国科学院战略性先导专项、国家自然科学基金和三亚崖州湾科技城科研项目等项目的资助。

图1. 新型高效发光金纳米粒子的简便光化学合成及其在生物成像中的应用。