第一作者：ong>Shuxian Zhu, Xiaoyu Wang

通讯作者：Lidong Li

通讯单位：北京科技大学

研究内容：

生物分子保护金纳米结构在生物医学应用中表现出良好的性能。然而，用生物分子精确控制金纳米团簇(AuNC)的制备仍然具有挑战性。在此，我们开发了一种简单的近红外(NIR)光辅助原位还原抗微生物肽(AMP)保护的AuNCs的方法。利用共轭聚合物(CP)在近红外光照射下的高光热转换效率，促进了CP表面AMP对AuNCs的快速还原。由于形成了独特的Au(0)NC@Au(I)AMP核-壳纳米结构，使AuNCs的荧光性能得到改善。这种纳米结构是由于Au(0)在高温下的快速还原和Au(0)的碰撞和融合。该复合材料整合了抗菌AMPs、荧光AuNCs和光热CPs，促进了对细菌和癌细胞的不同杀死机制。这种材料系统为逐步杀死癌细胞和细菌感染提供了一个一体化的策略。

要点一：

  生物材料作为表面配体，其生物活性可以遗传给金属纳米团簇，直接实现金属纳米团簇功能化。抗菌肽通常由阳离子或疏水阻断成分组成，它们会破坏微生物膜，导致较低的耐药概率。由于半胱氨酸在AMPs中的还原性，可以制备出具有荧光发射和杀菌双重特性的金属纳米团簇。

要点二：

  在金属纳米团簇的制备中，光也可以作为额外的能量来源。作为一种高密度的能量载体，近红外(NIR)光能够通过光热转换有效地传递热量，从而产生较高的局部温度，这可能会加速金属纳米团簇的形成。

本文示意图

示意图1：(a)光热共轭聚合物PDPP-DBT、富羧基聚(苯乙烯-顺丁烯二酸酐)和AMP Tachyplesin-I的分子结构;(b) CNP@AMPAuNCs NIR光辅助制备示意图; (c)逐步杀死细菌和癌细胞。

图1：CNP (a, d)、CNP@AMP (b, e)和CNP@AMP-AuNCs (c, f)的SEM图像及尺寸分布;比例尺，100nm。(g) CNP@AMP-AuNCs TEM图像;比例尺:10 nm。CNP@AMP-AuNCs区Au (h)和S (i)区高分辨率XPS谱。

图2: 以5 W/cm²的近红外光照射1 h和对照组37℃加热12 h制备的CNP@AMP-AuNCs的荧光发射(a)和量子产率(b)。(C) CNP@AMP、CNP@AMP-AuNCs和对照组的紫外可见近红外吸光度。(d) CNP@AMP-AuNCs在808 nm近红外(1 W/cm²)照射下在水中15 min的光热升温曲线和去除照射后的冷却曲线。(e) 4次加热冷却循环的温度分布ofCNP@AMP-AuNCs溶液，(f)每次循环后CNP@AMP-AuNCs在670 nm处对应的荧光发射强度。

 图3：(a) CNP@AMP-AuNCs对大肠杆菌的杀菌活性。(b)不同浓度CNP@AMP-AuNCs孵育后大肠杆菌菌落形成。(c)不同浓度CNP@AMP-AuNCs孵育24 h后HT-29细胞的细胞活力。(d) HT-29细胞孵育后的Brightfield、red channel和合并图像，分别添加CNP@AMP-AuNCs和不添加CNP@AMP-AuNCs;比例尺:20 μm。(e)细胞变异性和(f) HT-29细胞在CNP@AMP-AuNCs条件下(1w /cm², 5分钟)的DAPI/PI染色图像;比例尺，200 μm。

 图4：HT-29细胞和大肠杆菌与CNP@AMP-AuNCs孵育1、2、4、8 h和8 h后的荧光图像，然后分别进行5 min的近红外图。用DAPI和PI染色，区分存活和死亡情况。比例尺为10 μm。

参考文献

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.