第一作者：Shuxian Zhu, Xiaoyu Wang
通訊作者：Lidong Li
通訊單位：北京科技大學
研究內容：
生物分子保護金納米結構在生物醫(yī)學應用中表現出良好的性能。然而，用生物分子精確控制金納米團簇(AuNC)的制備仍然具有挑戰(zhàn)性。在此，我們開發(fā)了一種簡單的近紅外(NIR)光輔助原位還原抗微生物肽(AMP)保護的AuNCs的方法。利用共軛聚合物(CP)在近紅外光照射下的高光熱轉換效率，促進了CP表面AMP對AuNCs的快速還原。由于形成了獨特的Au(0)NC@Au(I)AMP核-殼納米結構，使AuNCs的熒光性能得到改善。這種納米結構是由于Au(0)在高溫下的快速還原和Au(0)的碰撞和融合。該復合材料整合了抗菌AMPs、熒光AuNCs和光熱CPs，促進了對細菌和癌細胞的不同殺死機制。這種材料系統(tǒng)為逐步殺死癌細胞和細菌感染提供了一個一體化的策略。
要點一：
生物材料作為表面配體，其生物活性可以遺傳給金屬納米團簇，直接實現金屬納米團簇功能化。抗菌肽通常由陽離子或疏水阻斷成分組成，它們會破壞微生物膜，導致較低的耐藥概率。由于半胱氨酸在AMPs中的還原性，可以制備出具有熒光發(fā)射和殺菌雙重特性的金屬納米團簇。
要點二：
在金屬納米團簇的制備中，光也可以作為額外的能量來源。作為一種高密度的能量載體，近紅外(NIR)光能夠通過光熱轉換有效地傳遞熱量，從而產生較高的局部溫度，這可能會加速金屬納米團簇的形成。
本文示意圖
示意圖1：(a)光熱共軛聚合物PDPP-DBT、富羧基聚(苯乙烯-順丁烯二酸酐)和AMP Tachyplesin-I的分子結構;(b) CNP@AMPAuNCs NIR光輔助制備示意圖; (c)逐步殺死細菌和癌細胞。
圖1：CNP (a, d)、CNP@AMP (b, e)和CNP@AMP-AuNCs (c, f)的SEM圖像及尺寸分布;比例尺，100nm。(g) CNP@AMP-AuNCs TEM圖像;比例尺:10 nm。CNP@AMP-AuNCs區(qū)Au (h)和S (i)區(qū)高分辨率XPS譜。
圖2: 以5 W/cm2的近紅外光照射1 h和對照組37℃加熱12 h制備的CNP@AMP-AuNCs的熒光發(fā)射(a)和量子產率(b)。(C) CNP@AMP、CNP@AMP-AuNCs和對照組的紫外可見近紅外吸光度。(d) CNP@AMP-AuNCs在808 nm近紅外(1 W/cm2)照射下在水中15 min的光熱升溫曲線和去除照射后的冷卻曲線。(e) 4次加熱冷卻循環(huán)的溫度分布ofCNP@AMP-AuNCs溶液，(f)每次循環(huán)后CNP@AMP-AuNCs在670 nm處對應的熒光發(fā)射強度。
圖3：(a) CNP@AMP-AuNCs對大腸桿菌的殺菌活性。(b)不同濃度CNP@AMP-AuNCs孵育后大腸桿菌菌落形成。(c)不同濃度CNP@AMP-AuNCs孵育24 h后HT-29細胞的細胞活力。(d) HT-29細胞孵育后的Brightfield、red channel和合并圖像，分別添加CNP@AMP-AuNCs和不添加CNP@AMP-AuNCs;比例尺:20 μm。(e)細胞變異性和(f) HT-29細胞在CNP@AMP-AuNCs條件下(1w /cm2, 5分鐘)的DAPI/PI染色圖像;比例尺，200 μm。
圖4：HT-29細胞和大腸桿菌與CNP@AMP-AuNCs孵育1、2、4、8 h和8 h后的熒光圖像，然后分別進行5 min的近紅外圖。用DAPI和PI染色，區(qū)分存活和死亡情況。比例尺為10 μm。
參考文獻
Zhu, S.; Wang, X.; Li, S.; Liu, L.; Li, L., Near-Infrared-Light-Assisted in Situ Reduction of Antimicrobial Peptide-Protected Gold Nanoclusters for Stepwise Killing of Bacteria and Cancer Cells. ACS Appl Mater Interfaces 2020, 12 (9), 11063-11071.
