近红外二区（NIR-Ⅱ）金纳米团簇（Au NCs）具有明亮的多色荧光、良好的生物相容性和可肾脏清除的特性，已成为当前生物医学光子学领域中备受关注的纳米材料。首先介绍了NIR-Ⅱ Au NCs的合成方法，讨论了其面临的低产率和缺乏规模化制备的问题。其次，介绍了NIR-Ⅱ Au NCs的表面调控技术，讨论了调控团簇表面结构、组成和形态的方法，以及增大发光波长和提高荧光量子产率的方法。然后，总结了NIR-Ⅱ Au NCs在血管成像、淋巴管和淋巴结成像、肿瘤成像以及成像引导治疗等方面的最新研究进展。最后，讨论了NIR-Ⅱ Au NCs在生物医学光子学领域中面临的机遇与挑战。

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。

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。

表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术是一种高灵敏度的检测技术, 已在社会发展的多个领域显示出潜在的应用前景。 SERS活性基底的大面积、 低成本、 可控制备是表面增强拉曼散射光谱学研究领域的热点之一。 利用溶液法将直径小于5 nm的金纳米团簇旋涂成膜, 调控退火温度和时间, 将金纳米团簇融合组装成随机分布的金纳米岛。 由于融合组装过程在150～210 ℃范围缓慢, 控制条件可实现具有高密度增强“热点”的SERS基底, 方法简单、 成本低廉、 面积大、 均匀性高。 我们利用该方法可重复性获得了性能优良的SERS基底。 该基底对表面吸附的单分子层, 具有强烈的表面增强拉曼散射光谱响应, 150～210 ℃退火样品的宏观增强因子106～107量级。 研究表明: 相同条件下150～180 ℃退火, 金纳米团簇首先融合成直径10～20 nm细小金纳米岛; 退火温度190～210 ℃时, 形成10～20 nm细小金纳米岛与50～70 nm金纳米岛混合并存的现象。 拉曼光谱表征显示: 大、 小金纳米岛混合并存样品的宏观增强因子高于细小金纳米岛组成的样品。 经220 ℃退火后, 金纳米团簇完全融合成直径50～100 nm的金纳米岛, 岛间距也随之增大, 导致纳米岛之间的电磁场强度呈指数衰减, 220 ℃退火的样品具有较低的增强因子。 本论文揭示了金纳米团簇的缓慢自组装机制, 分析了金纳米岛的形貌与表面增强拉曼散射光谱的关系, 为该基底的应用研究奠定基础。