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金納米顆粒（AuNPs）因其獨(dú)特的物理化學(xué)特性而備受關(guān)注，包括高消光系數(shù)、優(yōu)異的生物相容性、尺寸依賴的光學(xué)特性以及高效的熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）能力。基于這些特性，研究者們通常通過金-巰（Au-S）共價(jià)鍵將各類功能分子（如抗體、適配體、多肽和聚合物等）修飾到AuNPs表面，構(gòu)建多功能納米探針。這些功能化的AuNPs在生物傳感、細(xì)胞成像、藥物遞送和疾病治療等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。然而，Au-S鍵固有的化學(xué)不穩(wěn)定性限制了其實(shí)際應(yīng)用：在復(fù)雜的生理環(huán)境中，特別是面對細(xì)胞內(nèi)高濃度的生物硫醇（如谷胱甘肽，半胱氨酸等）時(shí)，Au-S鍵容易發(fā)生配體交換反應(yīng)，導(dǎo)致探針結(jié)構(gòu)破壞和功能喪失，最終造成檢測信號失真，嚴(yán)重影響其在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的可靠性和準(zhǔn)確性。這一局限性促使研究者們致力于開發(fā)更穩(wěn)定的AuNPs表面修飾策略。

圖1. 肽鏈納米金探針構(gòu)建

針對上述挑戰(zhàn)，近日，湖南師范大學(xué)熊二虎教授課題組創(chuàng)新性地提出了基于炔基（-C≡C-）與金原子強(qiáng)相互作用的解決方案，開發(fā)了一種快速、穩(wěn)健的肽鏈功能化AuNP偶聯(lián)物（PFCs）構(gòu)建新方法，整個(gè)偶聯(lián)過程僅需兩分鐘即可完成（圖1）。研究表明，與傳統(tǒng)的Au-S鍵肽鏈偶聯(lián)物相比，這種基于Au-C≡C鍵的偶聯(lián)物具有顯著優(yōu)勢：在生物硫醇抗性方面，即使在高濃度谷胱甘肽溶液中仍能保持結(jié)構(gòu)完整性；在環(huán)境穩(wěn)定性方面，可在高鹽濃度、寬pH范圍和高溫條件下維持穩(wěn)定性能，其穩(wěn)定性與金硒（Au-Se）鍵肽鏈納米金探針相當(dāng)（圖2）。值得注意的是，該探針在抗氧化性、肽鏈修飾成本和組裝效率等方面均顯著優(yōu)于Au-Se鍵探針。

圖2. 肽鏈納米金探針穩(wěn)定性考察

研究團(tuán)隊(duì)評估了基于Au-C≡C鍵的肽鏈納米金探針在腫瘤細(xì)胞成像中的信號保真度（圖3）。研究結(jié)果表明，細(xì)胞內(nèi)的生物硫醇不會(huì)干擾該探針的信號輸出，只有Caspase-3對探針上肽鏈的特異性切割才能產(chǎn)生有效的成像信號。這一特性顯著提高了檢測信號的保真度和特異性，為細(xì)胞成像分析提供了一種更為可靠的工具。

圖3. 金炔鍵肽鏈納米金探針細(xì)胞成像分析

該策略不僅成功解決了傳統(tǒng)巰基肽鏈納米金探針在生物硫醇環(huán)境中穩(wěn)定性不足的問題，還為構(gòu)建新型肽鏈納米金探針開辟了全新途徑，使其成為臨床診斷、藥物遞送以及生物醫(yī)學(xué)研究等生物應(yīng)用領(lǐng)域中極具價(jià)值的重要工具。

該工作近期發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.上，第一作者為湖南師范大學(xué)博士研究生都金蓮和碩士研究生徐海麗，通訊作者為熊二虎教授，該工作得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、湖南省杰出青年科學(xué)基金、湖南省青年科技人才計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。

熊二虎，“瀟湘學(xué)者”特聘教授，博士生導(dǎo)師，湖南大學(xué)/美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校聯(lián)合培養(yǎng)博士，湖南省杰青，湖南省青年科技人才-荷尖人才，湖南省化學(xué)化工學(xué)會(huì)第十九屆青年化學(xué)化工獎(jiǎng)，湖南省湘江新區(qū)青年科技工作者聯(lián)合會(huì)理事，J. Anal. Test.和IMed期刊青年編委。目前主持國家自然科學(xué)基金面上和青年項(xiàng)目，以及省部級項(xiàng)目多項(xiàng)，授權(quán)中國和美國發(fā)明專利各1件，申請國家發(fā)明專利6件。近年來，共發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇，其中以第一/通訊作者身份在Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed. (3篇), JACS Au, ACS Nano, Natl. Sci. Rev., CCS Chem., Sci. China Chem., Anal. Chem.(5篇)等國際權(quán)威期刊上發(fā)表論文30篇，5篇ESI高被引論文，2篇熱點(diǎn)論文，論文總引用3260余次。研究成果發(fā)表后，受到國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域著名專家和學(xué)者的廣泛關(guān)注，并在Chem. Rev., Chem. Soc. Rev., Nat. Biomed. Eng.等國際權(quán)威期刊上給予大篇幅引用和肯定性評價(jià)。