N-乙酰-L-半胱氨酸保护金纳米簇的制备及其在细胞成像中的应用

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细胞内氧化还原平衡是维持细胞生理稳定的关键因素。谷胱甘肽(GSH)是维持该平衡的重要成分。测定细胞内GSH水平对于评估不同的细胞状态,尤其是免疫反应、衰老和肿瘤转移具有重要意义。目前针对细胞GSH探针主要是有机类小分子,存在着潜在细胞毒性和光漂白等问题。针对此问题,本研究拟基于硫醇类分子修饰的金属纳米簇发展新型的成像探针,探讨其用于细胞内GSH成像的可行性。我们通过N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)为保护外壳合成了AuNAC纳米簇和AuNAC(1:3)纳米簇这两种荧光金纳米簇。发现Ag离子结合在AuNAC纳米簇上,形成AuNAC@Ag纳米簇。该AuNAC@Ag纳米簇对GSH具有良好的荧光响应,其在570nm处荧光强度增加了约20倍。而仅由AuNAC纳米簇与GSH混合的对照组则观察不到该现象,说明银离子和GSH对AuNAC纳米簇的荧光增强具有协同作用。通过质谱分析,我们推断出银离子可以辅助AuNAC纳米簇表面NAC配体与GSH之间的配体交换,从而产生新的纳米簇(AuNAC@AgGSH)使得荧光大幅度增强。而半胱氨酸(Cys)、半胱胺(CyA)及NAC等其它常见硫醇则没有产生相似的荧光增强现象,体现出AuNAC@Ag纳米簇良好的荧光增强选择性。细胞活性实验表明,AuNAC@Ag纳米簇几乎无细胞毒性;与AuNAC纳米簇对照组和GSH还原酶抑制组相比,AuNAC@Ag纳米簇在细胞内的荧光显著增强,因而能够用于细胞内GSH的选择性成像。与AuNAC纳米簇不同的是,AuNAC(1:3)纳米簇呈凝胶状,其自发形成了线状交联结构,伴随610nm聚集诱导发光。该凝胶结构在中性pH条件下可逆解理,同时荧光消失。Gd离子能引导该纳米簇在中性pH重新形成交联结构,其荧光峰波长蓝移至~580nm。考虑到该复合物凝胶中所含的金具有的CT特性和Gd离子具有的T1 MRI增强作用,该复合物有可能成为一种新型的荧光-CT-磁共振多模态造影剂。总体看来,利用N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)保护分子可以制备组装多样的纳米簇结构,其具有独特的发光特性,且细胞毒性低,适于细胞内GSH等重要生物分子的成像。本研究为发展高性能的生物医学成像制剂奠定基础。
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