近年来,随着纳米技术的迅速发展,纳米材料在分子检测、生物成像、诊疗一体化等方面的应用引起了人们的广泛关注。金纳米团簇作为一种新型的荧光纳米材料展现出了引人注目的特征,如超小的尺寸、斯托克位移大、稳定的荧光性能、优良的生物相容性等。它在生物传感器、生物探针、细胞标记及成像、诊断治疗等领域具有广泛的应用前景。根据文章报道,金纳米材料是一种很有潜力的放疗增敏剂。放疗作为一种常用治疗手段,给患者们带来了生存的希望。但是传统的放疗手段对正常细胞和癌细胞的选择性低,或是高剂量的辐照会引发明显的副作用。有趣的是金纳米材料在X射线的照射下能够产生光电子、康普顿电子以及次级带电粒子,进而引起细胞内ROS的显著产生,并且进一步的引发细胞内的损伤,如细胞内DNA双链损伤。因此,金纳米材料作为一种放射增敏剂能够有效地减少放射所需的剂量。然而通过新的材料设计能否更好的提高放疗增敏效应仍然是一个很大的挑战。线粒体是细胞能量产生及维持细胞内ROS平衡的一个重要的细胞器。本论文主要研究了具有靶向线粒体功能的金纳米团簇在放疗增敏上的发展应用。本论文设计了一段多肽CCYKFR,其中KFR多肽片段具有靶向线粒体的功能。在碱性条件下,CCY多肽片段能够通过酪氨酸的苯酚基团还原金离子形成纳米团簇,同时通过半胱氨酸的巯基稳定金纳米团簇。通过调整反应体系的pH值,使用一步合成法制备了一种具有靶向线粒体功能的荧光金纳米团簇(CCYKFR-AuNCs)。另外本论文选择了一段没有靶向线粒体功能的多肽序列CCY,制备不具有靶向功能的金纳米团簇(CCY-AuNCs)来作为对照组。本论文通过激光共聚焦显微镜获取荧光成像图,并比较两种金纳米团簇在细胞内的分布,同时也使用了电镜观察细胞切片来分析金纳米团簇在细胞器中的分布。实验结果证明了在线粒体信号肽的引导下,CCYKFR-AuNCs能够很好的进入细胞并且靶向到线粒体,表明这种材料是一种很好的线粒体荧光探针。在研究CCYKFR-AuNCs进入细胞的途径的实验中,选用不同的细胞通路抑制剂来处理细胞,结果证明材料是通过小窝蛋白介导的途径进入细胞的。本论文主要研究金纳米团簇分布在线粒体对其放射增敏效果的影响,通过一系列的实验来验证金纳米团簇分布在线粒体上对其放疗增敏效果的影响。MTT实验及克隆实验初步证明了金纳米团簇能够提高X射线对细胞的杀伤作用。由于线粒体靶向作用,CCYKFR-AuNCs比CCY-AuNCs展现出更好的放疗增敏效应。接着通过ROS探针对胞内产生的ROS水平进行检测,进一步说明了在X射线照射下靶向线粒体的金纳米团簇能够明显提高细胞内的ROS产生水平。最后本论文通过免疫荧光染色法来检测X射线结合材料对细胞DNA的损伤程度,结果表明靶向线粒体的金纳米团簇能够造成更大的DNA损伤。综上所述,各种研究结果证明CCYKFR-AuNCs是一种很好的放疗增敏剂,能够提高细胞对X射线的敏感性。本论文的研究工作通过整合线粒体靶向成像和提高生物相容性的金纳米团簇的放疗增敏效应,为发展诊疗一体化的纳米材料提供了一种新的思路。它为靶向抗癌治疗的应用发展提供了一个重要的方向。