第一作者：Armin Tahmasbi Rad

通讯作者：Mu-Ping Nieh

通讯单位：University of Connecticut

研究内容：

本文设计了一个结构稳定的纳米(NANO²)系统，通过聚集增强的近红外激发发射和光声响应实现生物成像。该系统基于线性硫代配体保护的原子精确金纳米簇[Au₂₅(SC_nH_2n+1)₁₈，N= 4-16]通过一锅合成被盘状磷脂双胞包裹。在分子动力学模拟的支持下，利用低温透射电子显微镜、小/广角x射线散射对NANO²进行了详细的形态表征，提供AuNCS在NANO²中的位置信息。观察到的NANO²的光致发光强度是游离AuNCS的20-60倍，激发和发射波长都在近红外范围内，光声信号增加了三倍多。这种新发现的聚集增强光致发光和光声信号是因为团簇配体分子内运动的限制。NANO²具有生物相容性和高细胞摄取的优势，因此在体外和体内成像中都有潜在的应用前景，正如本文在体外A549人肺和KB人宫颈癌细胞的近红外激发中所证明的那样。

要点一：

本文描述了一个大小均匀、自组装的NANO²(双层膜微胞/AuNC)，它显示了重要的聚集增强发光和聚集增强光声信号。相同的Au₂₅(SC₁₆H₃₃)₁₈NCS(Au-C16)在溶液中分散时没有表现出明显的光致发光，由于施加在Au-C16配体上的分子内运动的限制，封装在NANO²中时观察到增强的光致发光和光声强度。

要点二：

新型NANO²体系具有多种优势，如高包封率(>80%)，高生物相容性、一锅合成(高可扩展性)、良好的尺寸控制(高均匀性)、高结构稳定性和高细胞摄取，使其成为体外和体内生物医学应用的理想候选人。

图1：低温透射电镜显微图。(a)原始双层膜微胞；(b)NANO²-Au-C16；(c)NANO²-Au-C16的高倍放大图像；(d)溶解在氯仿中后干燥聚集的AuNC的高放大图像。

图2：(a-b)NANO²-Au-C16的光致发光光谱。(c)具有封装的Au-C16簇的NANO²-Au-C16的模拟照。(d)NANO²-Au-C16捕获的AuNC数量的归一化峰强度。图3:(a)在10℃下，原始双层膜微胞（红色圆圈）和NANO²-Au-C16的SAXS数据。(b) Au-C16 (橙色)和NANO²-Au-C16的SAXS/WAXS数据。(c)MD 模拟快照显示Au-C16封装在NANO²的边缘与(a)中的SAXS解释一致。

图4：(a,b)A549人肺癌细胞在不同放大倍数下与NANO²-Au-C16孵育2小时后TEM图像。(c,d)KB 细胞的TEM图像。(e)原始双层膜微胞、NANO²-Au-C16、相应Au-C16浓度下的游离Au-C16、ICG溶液和新鲜血液样本的光声图像。(f)e)中样品的光声光谱。(g)样品在NIR区域的Vis-NIR吸收光谱。(h)KB细胞、KB/bicelles、KB/NANO2和NANO²在785nm激光激发下的PL光谱。(i)d)中光声结果的定量分析。

参考文献

Armin Tahmasbi Rad, Yue Bao, Hyun-Sook Jang, Yan Xia, Hari Sharma, Elena E. Dormidontova, Jing Zhao, Jaspreet Arora, Vijay T. John, Ben Zhong Tang, Tiziano Dainese, Ali Hariri, Jesse V. Jokerst, Flavio Maran, and Mu-Ping Nieh*.Aggregation-Enhanced Photoluminescence and Photoacoustics of Atomically Precise Gold Nanoclusters in Lipid Nanodiscs (NANO²). Advanced Functional Materials. 2021, 2009750