纳米能源材料研究中心Science Bulletin：手性近红外二区荧光Ag2S量子点的生物效应及其肿瘤靶向特性

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研究背景

纳米探针的表面化学性质在很大程度上决定了其物化性质和生物应用。手性是生命系统中的重要现象，在维持关键的生物和生理过程中起着重要的作用。事实上，表面配体的手性不仅可以赋予纳米探针独特的手性特征，而且对纳米探针的生物学功能和命运有着重要的影响。例如，通过控制手性纳米材料与生物系统间的立体特异性相互作用，可调控纳米材料的细胞毒性、提高治疗疾病的效率等。此外，在复杂的生物环境中，手性可以影响纳米粒子表面形成的蛋白质冠的结构，从而改变其生物学特性（如肿瘤靶向性）。因此，明确手性在纳米-生物界面的独特作用对其生物医学应用具有重要的科学意义。近红外二区荧光（1000-1700nm）成像因在生物体内散射低、组织穿透深且成像分辨率高等优势，在生物医学基础研究和肿瘤术中精准切除等临床转化方面具有较大的应用前景。因此，近红外二区荧光纳米探针在近些年来吸引了研究者的极大关注。阐明该类探针的生物学效应并揭示影响其生物成像性能的关键因素，是突破现有近红外二区成像应用瓶颈的关键之一。

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成果简介

基于上述研究背景，西北工业大学材料学院纳米能源材料研究中心尚利课题组与西安电子科技大学王忠良课题组合作，通过在近红外二区（NIR-II）荧光纳米探针Ag2S 量子点（QDs）表面引入手性，系统研究了手性QDs在蛋白质、细胞及活体水平上的生物行为。研究结果发现，手性特征会显著影响这些量子点的生物作用，而且Ag2S QDs在小鼠肾原位肿瘤中表现出明显的手性依赖的累积行为，这为手性纳米材料在活体水平上的研究及应用提供了重要的理论依据。相关结果近期发表在国产领军期刊Science Bulletin (DOI：10.1016/j.scib.2022.05.001)上。博士生屈少花为该论文的第一作者。

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图文导读

图1 手性Ag2S QDs的合成策略（a）和表征（b-e）

图2 手性Ag2S QDs与蛋白质（b-d）和细胞（e和f）的相互作用

图3 手性Ag2S QDs活体代谢的近红外二区成像（a-c）及各脏器中的Ag含量（d-f）

图4 手性Ag2S QDs在小鼠肾原位肿瘤中手性依赖的累积行为

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总结与展望

NIR-II荧光成像技术被认为是下一代活体光学成像技术，在生物医学研究和临床实践中具有巨大潜力。该研究团队首次合成了手性的近红外二区荧光Ag2S QDs，并结合多种分析技术系统探究了其生物学效应。研究结果表明Ag2S QDs与蛋白质和细胞的相互作用以及活体水平的代谢行为均表现出显著的手性依赖性，而且D-Ag2S量子点还呈现出对肾肿瘤靶向富集的特性。本文的研究结果有助于进一步理解纳米-生物界面的手性效应，并为发展新型肿瘤靶向探针提供了新颖的设计思路。

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论文信息

Shaohua Qu1, Qian Jia1, Zheng Li, Zhongliang Wang*, Li Shang*. Chiral NIR-II fluorescent Ag2S quantum dots with stereospecific biological interactions and tumor accumulation behaviors. Science Bulletin, 2022.

https://doi.org/10.1016/j.scib.2022.05.001

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通讯作者简介

尚利，西北工业大学材料学院纳米能源材料研究中心教授、博士生导师，伦敦玛丽女王大学客座教授，德国洪堡学者，国家级青年人才。2010年于中科院长春应用化学研究所获分析化学博士学位，之后在德国卡尔斯鲁厄理工学院从事博士后研究工作。2016年加入西北工业大学材料学院。研究方向主要致力于从事功能发光纳米材料的基础和应用创新研究，包括金属纳米团簇的精确合成与应用、新型荧光纳米传感技术与器件和纳米材料生物效应的机理研究。迄今已在Nano Today、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Funct. Mater.、Chem. Sci.等国内外学术期刊发表论文90余篇，引用次数超过8500次，H-指数为46。荣获爱思唯尔2021中国高被引学者，受邀担任《Chinese Chemical Letters》编委等学术兼职。

编辑：张力审核：王红月