近年来,基于纳米材料的细胞生物成像技术正被应用于肿瘤的标记与成像,在肿瘤转移前的早期发现和准确诊断起着重要的作用。在这方面,贵金属纳米团簇由于其简单的合成、可调节的荧光发射、已知的表面化学和固有的生物活性,最近成为极具前景的荧光材料。这其中,水溶性纳米团簇的出现大大提高了纳米团簇在生物医学与环境科学的应用。水溶性团簇的表面配体类型,大致可以分带有亲水性官能团的小分子硫醇、水溶性的聚合物、核酸、多肽以及蛋白质等。相比于其他荧光纳米材料,水溶性团簇具有超小的尺寸、简单的合成方法、稳定荧光、低的细胞毒性和高的生物相容性等优点。不仅如此,通过对其表面的配体进行功能化修饰,还可以赋予团簇多种多样的功能。利用配体与金属离子或H+的相互作用,可以设计出离子探针或纳米pH计;通过往配体上连接具有癌细胞靶向功能的官能团或分子,可以得到具有癌细胞靶向作用的纳米团簇,进而实现癌细胞靶向成像;利用配体之间的自组装,可以得到新型的荧光纳米材料或纳米载药系统。但目前为此,大多数的团簇都需要经过复杂而繁琐的后修饰步骤来实现其功能化,因此,发展一种简单的无需后合成步骤的功能化团簇就显得十分重要。本工作中,我们成功地合成了由蛋氨酸(Met)保护的新型金纳米团簇(Met-AuNCs),不需要进行任何合成后改性的步骤,4小时内即得到均匀尺寸的Met-AuNCs。Met-AuNCs的光学性质通过紫外-可见光谱与荧光光谱进行了表征。所制备的纳米团簇在pH值为4-12的水溶液中均表现出强烈的荧光,且在4℃黑暗中保存3个多月后仍具有明亮的荧光。值得注意的是,Met-AuNCs在识别癌细胞方面具有很高的特异性:与Met-AuNCs孵育1小时后,癌细胞均呈现出明显的荧光,而正常细胞的荧光响应却微乎其微。进一步的观察以及一系列的对照实验证实了团簇具有癌细胞靶向性的原因是癌细胞内过表达的L型氨基酸转运体与Met-AuNCs表面上的Met配体的特异性识别。同时,细胞毒性试验表明,Met-AuNCs具有较高的生物相容性。因此,蛋氨酸包裹的金纳米团簇可以作为一种易于合成、低毒、高灵敏度的肿瘤细胞荧光成像材料,并有望用于癌症的早期诊断。在另一个工作中,功能多肽则被直接选用作为配体进行团簇的合成,这种方法同样不需要费时的后修饰步骤。在本工作中,我们使用简单的高温一锅法,合成了具有强荧光的多肽保护荧光纳米团簇。我们使用了两种多肽作为团簇的配体,即ECGAAAAAAAAAK(简称A9K)与谷胱甘肽(GSH)。其中,A9K分为两部分,ECG部分序列同GSH的序列,其上含有巯基用于与金团簇结合,第二部分为AAAAAAAAAK,具有靶向癌细胞并杀死癌细胞的作用。而第二配体GSH的加入,大大增强了团簇的荧光强度,并减少了A9K的用量,提高了团簇的水溶性。此合成的团簇不仅具有强的黄色荧光,而且可以借助表面的A9K多肽靶向癌细胞中进行荧光成像而不进入正常细胞。不仅如此,在进入癌细胞后,团簇还可进一步引起癌细胞的死亡,具有良好的抑制癌细胞生长的作用。我们相信,本工作的团簇设计过程与合成方法将为以后多功能生物纳米材料的发展提供新的思路与可能性。