炭疽杆菌是高致病性病原微生物, 引起的炭疽病在我国属于乙类传染病, 因此建立操作简便、 灵敏准确的炭疽杆菌检测方法对预防和控制炭疽传播, 维护公共卫生安全至关重要。 该研究创新性地提出以绿色材料大豆蛋白为保护剂和还原剂, 采用微波加热法合成了一种具有强烈红色荧光发射的大豆蛋白金纳米簇(SPI-AuNCs)。 采用TEM、 UV-Vis、 FL、 XPS、 FTIR等方法表征了SPI-AuNCs的成功合成和部分特殊性能。 结果表明SPI-AuNCs呈球形, 粒径大小在1.8~3.2 nm范围内, 平均粒径为2.65 nm, 在500～550 nm范围内未出现表面等离子体共振峰; SPI-AuNCs的最大激发波长为370 nm, 最大发射波长为680 nm。 SPI-AuNCs的表面官能团主要有—NH、 —COOH、 —OH、 —SH等官能团, 元素的组成主要包括C、 N、 O、 S、 Au元素。 根据Cu2+与SPI-AuNCs表面基团通过配位作用形成非荧光复合物, 使荧光猝灭; 而2,6-吡啶二羧酸(DPA)与Cu2+具有更高的亲和力, 可将Cu2+从SPI-AuNCs表面竞争下来, 使荧光恢复, 据此建立了一种荧光“关-开”策略检测DPA的新方法。 在最佳实验条件下, 荧光恢复率(ΔF/F1)与DPA的浓度在1.15～70.0 μmol·L-1范围内呈良好的线性关系, 线性方程为ΔF/F1=0.011c+0.131, 相关系数r=0.991, 方法检出限为0.34 μmol·L-1。 同时, 通过加标回收实验研究了湖水和牛奶样品中DPA, 得到加标回收率在97.3%～103.6%, 表明了该方法在环境和食品样本DPA的检测中具有很大的应用潜力, 可以为环境监测和食品安全提供方法学支持。

基于过氧化氢（H2O2）氧化单巯基（—S）为双巯基（S—S）, 抑制金纳米簇（AuNCs）荧光猝灭, 建立了一种灵敏的荧光传感方法用于过氧化氢和葡萄糖（Glu）的检测。 DNA为模板合成的金纳米簇作为荧光探针, 荧光强度高、 稳定且合成简单快速。 加入半胱氨酸（Cys）, 半胱氨酸上的单巯基可以与金纳米簇发生化学键合反应形成稳定的Au—S键, 破坏金纳米簇的结构, 导致金纳米簇荧光强度猝灭。 但当体系中存在过氧化氢时, 将单巯基半胱氨酸氧化成双巯基的胱氨酸。 双巯基的胱氨酸不能与金纳米簇发生键合作用, 金纳米簇在471 nm处发射出强烈的荧光信号。 葡萄糖可以在葡萄糖氧化酶（Gox）的作用下产生过氧化氢, 利用该方法进一步开展了对葡萄糖的检测。 以金纳米簇荧光强度的变化值F/F0为纵坐标, 过氧化氢或葡萄糖浓度为横坐标, 实现了对过氧化氢和葡萄糖的灵敏检测, 线性范围分别为10~100和10~200 μmol·L-1, 检测下限分别为2.8和3.1 μmol·L-1。 选择4种其他糖类化合物和5种金属离子作为干扰物质, 均不会抑制半胱氨酸对金纳米簇的荧光猝灭效应, 表明该方法具有很好的选择性。 用该方法成功检测了胎牛血清样品中的葡萄糖, 加标回收率为94.5%~112.7%。 此外, 该方法可拓展到其他基于酶催化产生过氧化氢体系的分析物检测, 如胆固醇、 辣根过氧化物酶等, 为过氧化氢相关反应的分析提供了一种通用、 简便的方法, 在临床诊断、 食品科学和环境分析等领域具有潜在的应用价值。

金纳米簇是一种制备工艺简单、具有分子级尺寸和量子效应的新型发光材料, 近年来在化学发光检测中得到了广泛应用, 特别是较多应用于体外生物检测。本文综述了金纳米簇化学发光(含电化学发光)体系在体外生物检测中的应用进展。首先, 阐释了金纳米簇的合成方法、结构、性质及其化学发光基本原理; 其次, 总结了国内外近年来基于该体系的体外生物检测研究进展, 并梳理了改善发光强度和检测灵敏度的已有策略; 最后, 对金纳米簇化学发光的未来发展趋势进行了展望。

以还原型谷胱甘肽(GSH)为稳定剂合成具有较好的稳定性和水溶性的金纳米团簇(GSH-AuNCs),在水溶液中利用Cu ²⁺对GSH-AuNCs荧光的特异性静态猝灭效应建立Cu ²⁺快速且高灵敏的检测方法。GSH-AuNCs在396 nm波长的激发光照射下,在602 nm处发射出较强的荧光,当GSH-AuNCs体系中存在Cu ²⁺时,荧光信号会在一定程度上猝灭,且Cu ²⁺浓度的越大猝灭效应越显著,据此建立GSH-AuNCs荧光发射强度与Cu ²⁺浓度的线性关系,实现对Cu ²⁺的定量检测。在优化的条件下,GSH-AuNCs荧光发射信号变化与Cu ²⁺浓度在16.7~5000 nmol·L ^-1之间呈良好的线性关系,检出限为7.4 nmol·L ^-1。同时,对实际水样品进行加标回收率实验,回收率在92.9%~107.9%之间。

Metal clusters have attracted wide interests due to their unique electronic and optical properties, but the low luminescence quantum yield (QY) prevents them from potential biomedical applications. In this work, silver-doped Au nanoclusters (NCs) are shown to be able to improve the QY of metal clusters.We succeeded in synthesizing ultrabright glutathione (GSH) protected AuAg clusters with 10.8% QY by a one-pot route. Their florescence is about 7.5 times brighter than pure Au NCs, with super photostability and good biocompatibility in physiological environment. Based on density functional theory (DFT) calculations, we investigated the electronic structures and optical properties of the AuAg NCs. The results show that the increase of the density of states of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) leads to the fluorescence enhancement. In addition, two-photon excitation fluorescence imaging has been performed to show their great potential for biomedicine.

金纳米簇(AuNCs)作为一种新型荧光纳米材料, 是由几个到约一百个金原子组成的分子聚集体, 因制备简单、光学性质优异以及毒性低等特性, 近年来在生物传感领域得到了广泛应用。本文首先对以巯基化合物、树枝状化合物、多肽和蛋白质、寡核苷酸DNA等为模板制备AuNCs的模板法及其优点进行阐述, 对AuNCs的紫外吸收、荧光及电化学性质进行介绍, 之后重点总结基于荧光AuNCs的生物传感器在生物大分子及小分子检测中的应用, 最后对AuNCs应用于生物传感领域所面临的挑战进行分析, 并对其应用前景进行展望。

金纳米团簇(简称金簇)由几到几百个金原子及修饰试剂组成, 由于其尺寸接近于电子费米波长, 表现出良好的发光特性及生物相容性, 是一类新型纳米标记探针。 目前, 金纳米团簇在生物检测、 细胞成像、 癌症诊断及治疗等领域受到研究者的广泛关注。 然而, 对于光照条件下金簇的稳定性还不清楚。 在合成组氨酸、 谷胱甘肽混合修饰金簇的基础上, 系统研究了光照条件下金簇在不同pH(5.0, 7.4和9.0)的荧光变化规律, 结果表明, 在氙灯强光照射下, 金纳米团簇的荧光会随着照射时间的增加逐渐降低, 在pH 9.0条件下比pH 5.0及7.4时降低更快, 说明金簇在pH 5.0及7.4时光稳定性更好。 在此基础上, 采用紫外-可见吸收光谱、 红外光谱等手段研究了光照前后金簇表面基团的变化规律, 发现光照后金簇的紫外可见吸收光谱及红外光谱均发生了明显的变化, 说明光照导致金簇表面修饰基团发生了变化。 当向体系中通入氮气后, 金簇最大发射波长处荧光强度随照射时间的变化明显变慢, 说明金簇表面基团与溶液中溶解氧发生了反应, 导致金簇表面电荷及修饰试剂状态发生变化, 从而导致金簇荧光产生猝灭。 相关研究结果对于金纳米团簇在生命科学及分析化学等领域的进一步应用具有一定的参考价值。