18新利体育 李瑞宾研究团队首次通过金团簇表面蛋白冠调控制备了高量子产率及生物相容性的红外II荧光探针，并将其用于胃肠道肿瘤的诊断。相关成果以“Engineering the protein corona structure on gold nanoclusters enables red-shifted emissions in the second near-infrared window for gastrointestinal imaging”为题于发表于Angewandte Chemie International Edition杂志上。原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202010089
近红外II区 (NIR-II) 荧光由于其具有深度组织穿透的优势，是未来生物医学成像的一种重要的技术手段。尽管目前已经有小分子（IR-26），量子点、稀土纳米颗粒被用于红外II区成像的尝试，但是其荧光量子产率非常有限（<1%）,且容易在胃肠道的酸性多酶环境发生生物转化及荧光淬灭，因此开发用于胃肠道成像的NIR-II探针极具挑战性。鉴于金元素优良的生物惰性及相容性，18新利体育 李瑞宾研究团队基于配体-金属电荷转移（LMCT）理论，通过引入芳香共轭体系对金团簇表面进行修饰以实现其发射光红移至红外II区。理论计算也表明芳香共轭配体的引入对于其HOMO-LUMO能带间隙的压缩起着关键作用（图1）考虑到天然氨基酸丰富的种类及生物相容性，研究团队通过“鸡尾酒”式氨基酸组合的方式，实现了金团簇发射光的红移，并依次构建了RNase-A蛋白包封的金团簇 (RNase-A@AuNCs)。该团簇的最大荧光发射峰在1050 nm，量子产率高达1.9%，可以实现胃肠道蠕动的实时、高分辨率成像。RNase-A@AuNCs胃肠道成像灵敏度是传统Ag2S量子点、稀土纳米颗粒的50倍。利用该成像技术对小鼠肠道肿瘤的分辨率可达2.5 mm，能够成功从正常小鼠中确诊肠癌小鼠（p=2.6×10-5，图2）。
图1 RNaseA@AuNCs纳米团簇荧光红移机制与表征
图2 RNaseA@AuNCs纳米团簇胃肠道红外II成像
该成果的报道拓宽了配体-金属电荷转移理论（LMCT）的适用领域，为未来通过引入不同化学结构配体合成其他金属基红外II纳米团簇提供了可能性。18新利体育 放射医学与防护学院王威力博士为该论文第一作者、李瑞宾教授为通讯作者。该工作得到国家自然科学基金（基金号：21976126, 31671032），科技部国际合作重点项目（基金号：2018YFE0120400）等基金的资助。