卞佳林，王學娟，劉國鋒

同濟大學化學科學與工程學院，上海 200092

金屬納米團簇是一種以幾個至幾百個金屬原子為核、有機配體分子為殼，通過金屬-金屬相互作用、金屬-配體相互作用組裝形成的核殼型納米結(jié)構(gòu)[1-8]。由于其尺寸與電子的費米波長相當，具有類似于分子的離散能級，表現(xiàn)出類分子的光學、電學和化學等特性[9-10]。同時，由于金屬的缺電子性質(zhì)，金屬原子可以和有機分子中含孤對電子的原子進行配位，獲得有機配體分子的理化性質(zhì)，例如，通過有機配體的手性誘導和手性轉(zhuǎn)移，賦予金屬納米團簇獨特的手性特性[11]。此外，基于納米團簇原子級的精確結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的金屬組成和排列方式可以被精準調(diào)控，也可以通過配體修飾和交換等策略，定向改變納米團簇表面結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)。由于金屬納米團簇大的比表面積、較多暴露的活性原子以及不同于金屬納米粒子的電荷分布等特性，其在化工催化、能源環(huán)境、食品安全、農(nóng)業(yè)加工、醫(yī)學診斷、光電材料和信息存儲等諸多學科領(lǐng)域具有廣泛的應用前景[12-13]。

金、銀和銅等貴金屬發(fā)光納米團簇已經(jīng)得到了廣泛的研究，近年來，關(guān)于金銀合金發(fā)光納米團簇的研究越來越受到科研工作者的青睞[12,14]。通常，單一金屬納米團簇發(fā)光效率較低，金銀復合納米團簇中的金銀原子協(xié)同作用可以用來增強發(fā)光性能和手性[9]，如以金原子為核、銀作為媒介原子連接金原子和有機配體分子，獲得的金銀復合納米團簇可以有效提升發(fā)光效率，同時更有效地實現(xiàn)手性傳遞和轉(zhuǎn)移[15]。本文主要概述近年來金銀雙金屬發(fā)光納米團簇的制備方法、發(fā)光性質(zhì)以及其應用于生物成像、分子識別與傳感和作為光敏劑提升抗菌活性等方面的研究進展。

1 金納米發(fā)光團簇

隨著納米材料與技術(shù)的發(fā)展，在生理環(huán)境下表現(xiàn)出高光穩(wěn)定性的發(fā)光納米顆粒，如鎘或鉛無機量子點被開發(fā)用作傳統(tǒng)有機發(fā)光分子探針的替代品，但鎘或鉛對人體有嚴重的生理毒性，嚴重影響了此類納米材料在生命醫(yī)學領(lǐng)域的應用推廣。因此，對生物環(huán)境耐受度高、毒性小的金納米材料便成為研究者新的選擇，特別是尺寸小于2 nm 的金納米團簇，由于其優(yōu)異的發(fā)光性能和精確的化學組成與拓撲結(jié)構(gòu)，近年來備受材料學家和化學家的關(guān)注。

金納米團簇（AuNCs）是以一個或多個零價的金原子作為核心，通過連接外部的Au(I)形成完整的核殼團簇結(jié)構(gòu)。其中，核心Au(0)原子是在納米團簇的合成過程中由三價金或一價金離子經(jīng)谷胱甘肽（GSH）還原獲得，其他常見的還原劑有硼氫化鈉、CO、三乙胺和甲醛等。通常，外部的Au(I)不夠穩(wěn)定，采用硫醇分子或硫代硫酸鹽等含硫有機配體，通過Au—S 鍵作用可進一步穩(wěn)定金納米團簇，同時也實現(xiàn)了金納米團簇的表面功能化[5-7,16-17]。

目前已經(jīng)報道的AuNCs 可實現(xiàn)從可見光到近紅外二區(qū)的發(fā)光[18]，主要基于兩種發(fā)光機制。一是由于金納米團簇的金原子被限制在分子尺度和特殊的離散能級中，能級差變大導致的量子限域效應（QCE）[19]。金納米團簇納米級的尺寸增加了表面金原子的無序性和缺陷，無序性會引起表面激子的形成，缺陷則會使能隙中產(chǎn)生更多附加能系，進而使金納米團簇具有獨特的發(fā)光性能。二是AuNCs通過配體金屬電荷轉(zhuǎn)移（LMCT）以及配體金屬-金屬電荷轉(zhuǎn)移（LMMCT）產(chǎn)生可調(diào)的發(fā)光[20-21]。

Chen 等研究表明，AuNCs 的發(fā)光受配體種類、溶液的pH 以及反應溫度等諸多外界因素的影響，其中AuNCs 的發(fā)光受有機配體的影響最為明顯，因而有望通過配體的理性設(shè)計實現(xiàn)AuNCs 發(fā)光波長的精確調(diào)控[22]。Li 等以聚腺嘌呤為模板合成了AuNCs，當用290 nm 的光激發(fā)時，其在475 nm 處有較強的藍光發(fā)射[23]。Sahoo等以雙鏈脫氧核糖核酸（DNA）為模板合成了AuNCs，其激發(fā)波長為320 nm，在580 nm 處產(chǎn)生明亮的橙光[24]。Kawasaki 等以胃蛋白酶為模板，通過對反應溶液pH 的調(diào)節(jié)，合成了具有藍色、綠色和紅色發(fā)射的AuNCs，分別對應納米團簇Au5（Au8）、Au13和Au25[25]。Song 等以巰基修飾的環(huán)糊精為配體，成功合成了近紅外二區(qū)的發(fā)光AuNCs，其發(fā)射波長為1 050 nm，可作為體內(nèi)蛋白質(zhì)和抗體的標記物，實現(xiàn)靶向腫瘤藥物在近紅外二區(qū)（NIR-II）的可視化[26]。但是，早期報道的金納米團簇的發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY）都較低，通常低于10%，限制了這類材料的實際應用。2012年，Luo 等利用聚集誘導發(fā)光（AIE）效應顯著提升了金納米團簇的發(fā)光性質(zhì)，合成了發(fā)光量子產(chǎn)率達15%的金納米團簇。該研究選擇谷胱甘肽作為有機配體，同時谷胱甘肽在團簇合成過程中還兼具還原劑的作用，二者功能可以通過反應溫度進行協(xié)調(diào)。其關(guān)鍵策略是誘導Au(I)-硫醇鹽復合物在原位產(chǎn)生受控聚集的Au(0)核，形成Au(0)@Au(I)-硫醇鹽核殼納米團簇，研究發(fā)現(xiàn)其強發(fā)光主要由納米團簇表面上Au(I)-硫醇鹽復合物的AIE 效應所致（見圖1）[27]。

圖1 聚集誘導發(fā)射實現(xiàn)超亮Au(0)@Au(I)-硫代酯核殼納米團簇的構(gòu)筑[27]Fig.1 Schematic of aggregation-induced emission of Au(0)@Au(I)-thiolate core-shell nanoclusters[27]

2014 年，Yu 等同樣采用谷胱甘肽作保護劑，利用CO 作為還原劑，合成了一種較強發(fā)光的Au22(SG)18（SG 為谷胱甘肽基團），發(fā)光量子產(chǎn)率從0.1%提高到8%，并具有較大的斯托克斯位移和微秒級的發(fā)光壽命。通過比較具有強發(fā)光性質(zhì)的Au22(SG)18納米團簇和發(fā)光微弱的Au22(SG)16納米團簇以及Au22(SG)17納米團簇，發(fā)現(xiàn)Aun(SG)m納米團簇對原子組成和構(gòu)型高度敏感[28]。這為之后研究不同配體數(shù)對納米團簇發(fā)光性質(zhì)的研究奠定了基礎(chǔ)[29]。在團簇殼層引入剛性的配體分子，可以有效減少表面配體因拉伸/振動引起的非輻射能量損失，從而增強團簇發(fā)光。Pyo 等基于這一策略，以谷胱甘肽為配體，同時使用大位阻的四辛基銨（TOA）陽離子剛化殼層，合成了發(fā)光量子產(chǎn)率大于60%的Au22(SG)18金納米團簇。通過對Au22(SG)18進行的時間分辨和溫度相關(guān)光學測量表明，在冰點以下存在高量子產(chǎn)率可見光發(fā)光，證明了殼剛度提高了發(fā)光量子產(chǎn)率[30]。除上述方法外，還可采用相轉(zhuǎn)移劑使硫醇和Au(I)實現(xiàn)更充分的接觸，使用CO 或者硼氫化鈉作為還原劑，可得到粒徑小、單分散性好的納米團簇[31]。此外，精氨酸、多巴胺和脯氨酸等也可用作為金納米團簇合成的配體分子。

2 銀納米發(fā)光團簇

銀納米團簇作為另一類重要的貴金屬納米團簇，既可以采用硫代硫酸鹽或者硫醇做配體來保護銀納米團簇防止聚集和氧化，也可采用炔基化物和膦等有機物作為配體[32]。相比于金，銀的穩(wěn)定性較弱，在空氣環(huán)境中更易被氧化和吸水，因此合成穩(wěn)定高效的發(fā)光銀納米團簇仍存在挑戰(zhàn)。目前，銀納米團簇主要由直接還原法、化學刻蝕法和配體交換法等合成方法來制備[1,10,33]。

直接還原法是現(xiàn)階段采用較多的方法，可通過調(diào)整反應液的pH、還原劑的濃度、溶劑極性以及反應物濃度等來控制反應速率[34-35]。Zhang 等采用三乙胺作為還原劑與反應基質(zhì)，將過量的三乙胺滴加在含有AgNO3和N-[(R/S)-1-(萘-4-基)乙基]丙基-2-炔-1-胺的二氯甲烷/甲醇混合溶劑中，在4 ℃下靜置3 d 得到具有圓偏振發(fā)光（CPL）的深紅色塊狀晶體的R/S-Ag17 納米團簇[29]。

化學刻蝕法可獲得一些尺寸較大且結(jié)構(gòu)致密的納米團簇[36]。Khatun 等采用硫醇刻蝕法合成了銀納米團簇[Ag59(2,5-DCBT)32]3-（2,5-DCBT：2,5-二氯苯硫醇），發(fā)現(xiàn)這一銀納米團簇可作為其他三類銀納米團簇[Ag44(4-FTP/4-CTP)30]4-（4-FTP：4-氟苯硫酚）、[Ag25(2,4-DMBT)18]-（2,4-DMBT：2,4-二甲基苯硫酚）和[Ag29(1,3-BDT)12(PPh3)4]3-（1,3-BDT：1,3-苯二硫酚，PPh3：三苯基膦）的前驅(qū)體[37]。

配體交換法可在不改變納米團簇內(nèi)核前提下實現(xiàn)部分或者完全的配體交換，是精細調(diào)控納米團簇尺寸和結(jié)構(gòu)的一種重要手段。Chang 等通過還原Ag—S 鍵和配體交換法將Ag21[S2P(OiPr)2]12和Ag20[S2P(OiPr)2]12成功制備并分離出Ag21[Se2P(OiPr)2]12和Ag20[Se2P(OiPr)2]12兩類含Ag—Se 鍵的納米團簇[38]。此外，還采用固態(tài)合成法獲得了Ag9納米團簇，在惰性氣氛下或乙醇保存下其固態(tài)高度穩(wěn)定，發(fā)現(xiàn)其還可在含水的混合溶劑中穩(wěn)定存在[39]。

模板輔助合成也是化學合成納米團簇的方法之一，主要基于模板/配體的保護合成金屬納米團簇。Alhilaly 等采用Cl-作為陰離子模板，合成了三種原子精度和維數(shù)控制的銀納米團簇。其中兩種為聯(lián)吡啶連接的納米團簇節(jié)點（稱為基于納米團簇的框架，NCF）組成的一維和二維結(jié)構(gòu)框架，展現(xiàn)了納米團簇尺寸中單個Ag 原子差異在控制NCF 維數(shù)、調(diào)節(jié)光學性質(zhì)和提高熱穩(wěn)定性方面的作用。并認為通過原子級精確組裝和尺寸控制的納米團簇可用于構(gòu)建結(jié)構(gòu)可調(diào)的簇基框架材料（見圖2）[40]。

圖2 陰離子模板法合成銀納米團簇并組裝形成納米團簇框架[40]Fig.2 The anions-directed synthesis of silver nanoclusters and their assembly of nanocluster-based frameworks [40]

銀納米團簇的發(fā)光特性也備受關(guān)注。2002 年，Zheng 等報道了第一例穩(wěn)定的水溶性發(fā)光銀納米團簇[41]。之后還以寡核苷酸為配體，合成了系列具有從藍光到近紅外發(fā)光特性的銀納米團簇[42]，這些納米團簇還具有長的發(fā)光壽命以及耐光漂白的性質(zhì)。Rao 等通過界面合成得到了藍光發(fā)射的Ag7和近紅外發(fā)光的Ag8納米團簇，其中Ag8納米團簇對溫度和溶劑均表現(xiàn)出一定的響應特性[43]。當采用谷胱甘肽、半胱胺酸衍生物、青霉胺和DNA 等手性分子作為銀納米團簇合成的配體時，還可獲得具有手性光學活性的銀納米團簇[44-46]。Kumar 等采用雙齒α-二氫脂酸為配體合成了穩(wěn)定的手性發(fā)光銀納米團簇，其在660 nm 處發(fā)出明顯的紅光，發(fā)光量子產(chǎn)率（7.6%）強于相應谷胱甘肽和半胱氨酸修飾的銀納米團簇。在圓二色吸收（CD）光譜中表現(xiàn)出區(qū)別于手性配體的團簇手性信號，基于該類配體對映體構(gòu)筑的銀納米團簇呈現(xiàn)顯著的鏡像CPL 信號[44]。Luo 等設(shè)計了一對含手性炔烴配體的對映體銀納米團簇[Ag17(R/S-NYA)12](NO3)3，光致發(fā)光量子產(chǎn)率為8%[27]。該銀納米團簇的CD 光譜在波長為240～700 nm處顯示出優(yōu)異的CD 鏡像信號，同時在745 nm 處可檢測到明顯的CPL 信號，被認為其CPL 的大斯托克斯位移主要是由Ag—Ag 鍵伸長引起的，此外炔基也具有不可忽略的貢獻[29]。

3 金銀合金納米團簇

對于金屬納米團簇的合成，摻雜通常是指在不改變原有金屬納米團簇結(jié)構(gòu)的前提下，通過不同金屬原子間的替換或取代，獲得新的雙金屬或多金屬納米團簇；合金化是指在納米團簇框架中含有兩種或兩種以上金屬原子的納米團簇[47]。金屬納米團簇由于具有原子精確結(jié)構(gòu)，摻雜或合金化已被證明是調(diào)整其理化性能的有效方法[48-49]。通常，將原子摻雜到母體納米團簇中將提高它們的熱穩(wěn)定性和催化活性[50-51]。此外，納米團簇的電子結(jié)構(gòu)和光學性質(zhì)也可以通過用異質(zhì)金屬替代來定制[52-53]。也就是說金銀合金納米團簇可以通過金銀原子間作用來調(diào)整其性質(zhì)[33,54]。目前金銀合金納米團簇的合成方法主要有三種。（1）共還原法（一鍋合成法）：將金銀前驅(qū)體HAuCl4和AgNO3混合，然后引入特定的還原劑進行氧化還原反應，形成金銀合金納米團簇[55-56]。（2）氧化還原合成法（兩步合成法）：先利用AgNO3與配體形成銀納米團簇，在電置換的基礎(chǔ)上加入HAuCl4氧化銀納米團簇，形成金銀合金納米團簇[57]。（3）反氧化還原法：先混合HAuCl4與配體，形成金納米團簇后加入AgNO3來取代金納米團簇中的金原子，形成金銀合金納米團簇[58]。其中共還原法最為常用[27-28,44,59]。

Negishi 等通過共還原法獲得了Ag 摻雜的Au25-nAgn(SC12H25)18（n=0～11）雙金屬納米團簇，并研究了Ag摻雜對穩(wěn)定的硫代酸保護Au25納米團簇Au25(SR)18電子結(jié)構(gòu)的影響（SR為SC12H25同系物），結(jié)果表明Au25(SR)18的電子結(jié)構(gòu)對Ag 摻雜敏感，并可通過摻入Ag 原子進行連續(xù)調(diào)制[52]。Udayabhaskararao 等采用了氧化還原合成法，以巰基丁二酸為配體，先合成銀納米團簇Ag7,8前驅(qū)體，再引入金原子，通過電交換反應合成得到13 核Ag7Au6合金團簇，其發(fā)射波長為650 nm[57]。Wu 等在2012 年首次報道了有關(guān)金抗電偶反氧化還原制備金銀合金納米團簇的方法，研究發(fā)現(xiàn)當金或銀納米粒子的尺寸減小到小于3 nm 時，還原活性大大增強[58]。這與經(jīng)典的氧化還原理論相反，該理論認為金屬離子可以很容易地被更多的活性金屬還原。此外，抗電偶反氧化還原為在納米尺度上制造合金或調(diào)整納米結(jié)構(gòu)的組成、結(jié)構(gòu)和性能提供一種簡單而溫和的方法。

Pei 等在溫和的條件下通過Au(I)-Ag(I)納米團簇的C—H 活化，證明了氧鎓Au(I)簇氧離子的重要性，提出了一種用于乙腈C—H 活化的協(xié)同金屬化/去質(zhì)子化過程，從而在質(zhì)子溶劑的幫助下實現(xiàn)乙腈雙子四聚體雙金屬簇的構(gòu)筑（見圖3），為Ag2O 參與金催化過程提供了新的見解[60]。

圖3 [(CCN)2Au8Ag4(dppy)8(CH3CN)2](BF4)6 雙金屬簇的結(jié)構(gòu)[60]Fig.3 Illustration of cluster [(CCN)2Au8Ag4(dppy)8(CH3CN)2](BF4)6 [60]dppy: diphenyl-2-pyridylphosphine

配體交換法可選擇性替換金屬納米團簇表面的配體，是實現(xiàn)合金納米團簇后修飾的重要策略之一。Yang 等采用原位兩相配體交換法制備合金納米團簇，獲得了一系列合金納米團簇Au20Ag1(SR)15，Au21-xAgx(SR)15（x=4～8），Au21-xCux(SR)15（x=0，1）和Au21-xCux(SR)15（x=2～5）（R 為叔丁基）（見圖4）[61]。有趣的是，這些雙金屬納米團簇的光吸收光譜顯示出明顯的特征峰，表明金屬摻雜顯著影響了金屬納米團簇的內(nèi)在電子結(jié)構(gòu)。此外也可通過化學刻蝕方法獲得合金納米團簇[62]。

圖4 原位兩相配體交換法制備金銀合金納米團簇[61]Fig.4 Synthesis of Au-Ag alloy nanoclusters by the method of in-situ two-phase ligand exchange [61]

金屬交換法是指在預合成的金屬納米團簇中摻雜其他金屬，也是雙金屬納米團簇合成的重要方法之一。Kazan 等利用Ag，Cu 和Cd 等金屬作為摻雜金屬源，通過在Au 中摻入Ag 和Ag-硫醇復合物來研究交換機制，并合成了雙金屬納米團簇[63]。通過基質(zhì)輔助激光解吸飛行時間（MALDI-TOF）質(zhì)譜法驗證硫醇配體在摻雜過程中的作用，發(fā)現(xiàn)摻雜反應在很大程度上取決于團簇類型和配體結(jié)構(gòu)，且配體是合金化的關(guān)鍵因素。通過X 射線光電子能譜（XPS）研究顯示，硫醇在其中充當媒介作用，在團簇和金屬表面之間交換金屬原子。

Chang 等采用密度泛函理論（DFT）對金銀合金納米團簇中金屬與硫的相互作用進行了計算，結(jié)果表明Ag-Au 合金納米團簇比裸露的Ag 或Au 納米團簇具有更優(yōu)異的性能，高的生物相容性、長期穩(wěn)定性、無毒、低成本合成和良好的水溶性[64]。根據(jù)密度泛函理論計算Au 或Ag 對硫的吸附強度的差異，表明Au—S 鍵比Ag—S 鍵更強，在Ag-Au 合金納米團簇中，Au 與Ag 原子有協(xié)同作用，用Au 代替Ag 核心中的Ag 原子集群，Ag 對硫的吸附變得更敏感，而隨著團簇尺寸的增大，團簇對硫的吸附強度會減弱，所以Au 和Ag 對硫的吸附性可以通過改變化學順序來調(diào)整。此外，配體多為硫代硫酸鹽或含有巰基的結(jié)構(gòu)，通過改變Au—S 鍵和Ag—S 鍵的強度可以改變整個團簇的穩(wěn)定性和尺寸。

為獲得具有手性光學活性的雙金屬簇，Jupally 等以谷胱甘肽為手性配體，Au 與Ag 物質(zhì)的量比為3∶1，通過一鍋法還原Au 和Ag 鹽的混合物，經(jīng)凝膠電泳分離提純，得到了一系列幻數(shù)雙金屬Au-Ag納米團簇[62]。XPS 研究表明，將Ag 雜原子摻入較小尺寸的Au 納米簇中不太有利，且Ag 雜原子優(yōu)先占據(jù)團簇核心（包括核心表面和中心）而不是外圍的位點半環(huán)殼。結(jié)合光譜學得知，摻入Ag 原子對金納米團簇的電子結(jié)構(gòu)有顯著的調(diào)控。值得注意的是，雙金屬Au-Ag 納米團簇化合物表現(xiàn)出比相應Au 對應物更弱的CD 響應。這種手性減弱可以用納米團簇中Ag 雜原子的統(tǒng)計分布形成的幾何異構(gòu)體的增加來解釋，因為不同手性光學異構(gòu)體構(gòu)型的增加會導致平均的CD 響應相互抵消而減弱。

此外，金屬原子和配體分子的不對稱堆積也可導致納米團簇手性的產(chǎn)生。Kobayashi 等采用相同的配體獲得一對結(jié)構(gòu)異構(gòu)體，[Au9Ag12(SR)4(dppm)6X6]3+-C 和[Au9Ag12(SR)4(dppm)6X6]3+-Ac [dppm：二-（二苯膦）甲烷；SR：1-金剛烷硫醇/叔丁基巰烷；X：Br/Cl；C 代表結(jié)構(gòu)異構(gòu)體是手性的；Ac 代表另一個是非手性的][65]。通過單晶X 射線衍射（XRD）和高分辨率電噴霧電離（HESI）質(zhì)譜確認，二者具有不同的結(jié)構(gòu)和不同的手性。而且發(fā)現(xiàn)Au5Ag8@Au4金屬核的不同排列不僅導致了異構(gòu)體的產(chǎn)生，同時實現(xiàn)了手性納米團簇的構(gòu)筑。進一步研究發(fā)現(xiàn)，[Au9Ag12(SR)4(dppm)6X6]3+-C 的兩種對映異構(gòu)體可通過高效液相色譜法分離。該工作不僅有助于更深入地了解貴金屬納米團簇中的結(jié)構(gòu)異構(gòu)體，而且豐富手性納米團簇的構(gòu)筑[66]。

4 金銀合金納米團簇的發(fā)光性能

大多數(shù)配體保護的納米團簇光致發(fā)光量子產(chǎn)率較低，阻礙了其作為發(fā)光材料在諸如細胞成像、智能顯示、識別與傳感領(lǐng)域的應用。增強PLQY 的常用策略有摻雜外來金屬原子、配體殼修飾增強團簇的剛性以及AIE。

合金化通?？梢燥@著增強金屬團簇的發(fā)光性能。其中，受控摻雜因其保持了納米團簇原有結(jié)構(gòu)的完整性，被認為是最有前景的方法之一。2009 年，Jia 等通過Ag 原子摻入增加團簇的剛性，獲得了具有超配位碳的光穩(wěn)定Au(I)-Ag(I)團簇[Au6Ag2(C)(dppy)6](BF4)4，其核心結(jié)構(gòu)為六個Au(I)組成的八面體，兩個Ag(I)在兩對面的頂端，其溶液和固態(tài)均可觀察到顯著的磷光，見圖5[67]。

圖5 [Au6(C)(dppy)6](BF4)2（a）與[Au6Ag2(C)(dppy)6](BF4)4 的陽離子結(jié)構(gòu)（b）及AuAgNCs 在固態(tài)和溶液中的發(fā)光照片（c）[67]Fig.5 Structure of the cationic part of [Au6(C)(dppy)6](BF4)2 (a) and [Au6Ag2(C)(dppy)6](BF4)4 (b), and emission photos of AuAgNCs in the solid state and in the solution(c) [67]

Wang 等合成的棒狀Au25(PPh3)10-(SR)5Cl2納米團簇的固有發(fā)光量子產(chǎn)率較低（僅為0.1%），但是發(fā)現(xiàn)，采用Ag 原子代替部分Au 原子可以顯著增強發(fā)光強度。獲得的Au25-xAgx（x=1～13）納米團簇表現(xiàn)出高光致發(fā)光量子產(chǎn)率（為40%），這與弱發(fā)射Au25-xAgx（x=1～12，發(fā)光量子產(chǎn)率為0.21%）形成鮮明對比[69]。進一步理論研究表明，其光致發(fā)光效率的增強源于第一激發(fā)態(tài)（S1）和相應的最高占據(jù)分子軌道-最低未占分子軌道（HOMO-LUMO）躍遷，而它們受Ag 摻雜程度的影響顯著[70]。Au25和Au25-xAgx的超快弛豫動力學證明了頂點Ag 雜原子在穩(wěn)定LUMO 上的電荷和增強Au25-xAgx納米團簇剛性方面的重要性，這進一步導致了合金納米團簇具有更強的發(fā)光量子產(chǎn)率[71]。Soldan 等通過在Ag團簇中摻入不同數(shù)量的Au 原子，顯著提高了該類納米團簇的發(fā)光量子產(chǎn)率[72]。在Ag29(S2R)12(PPh3)4納米團簇結(jié)構(gòu)中，Au 摻雜導致團簇光致發(fā)光增強了26 倍，即當引入多達五個Au 雜原子時，Ag29（發(fā)光量子產(chǎn)率小于0.9%）的發(fā)光效率增加到24%，Ag29納米團簇的發(fā)射中心則從658 nm（Ag29-xAux，x為1～5，Au 相對于Ag 的物質(zhì)的量含量為10%）紅移到668 nm（Ag29-xAux，x為2～5，Au 相對于Ag 的物質(zhì)的量含量為40%）。Xie 等通過DFT 計算揭示了Au 摻雜的Ag29-xAux納米團簇中的光致發(fā)光增強的原因，即Au 原子引起的相對論效應對于增強高摻雜度的Ag26Au3，Ag25Au4和Ag24Au5的發(fā)光發(fā)揮著重要作用；異核Au—Ag 鍵可以增加這些金摻雜納米團簇異構(gòu)體的穩(wěn)定性并提升其發(fā)光強度[73]。這些新發(fā)現(xiàn)有助于設(shè)計具有優(yōu)異發(fā)光特性的金銀合金納米團簇。

AIE 增強被認為是另一種有效提升金屬納米團簇發(fā)光性能的有效策略[14,74]。Lu 等制備了少原子的七核和十核的金銀雙金屬團簇（Au6Ag 和Au9Ag），并通過X 射線衍射和質(zhì)譜法測定了它們的結(jié)構(gòu)。通過能量分解分析證明Au(I)-Ag(I)相互作用遠超出了典型的以色散相互作用為主的閉殼金屬-金屬相互作用，對Au 與Ag 的化學計量比調(diào)節(jié)是調(diào)控該合金納米團簇的關(guān)鍵因素。建立了Au6Ag 聚集體粒徑與其發(fā)光量子產(chǎn)率之間的正相關(guān)關(guān)系，證明了AIE 策略調(diào)控團簇發(fā)光的有效性[75]。Dou 等采用谷胱甘肽作為配體與HAuCl4反應，先合成金納米團簇，再引入AgNO3，采用硼氫化鈉為還原劑，合成了發(fā)光量子產(chǎn)率為6.8%、熒光發(fā)射峰值為667 nm 的金銀合金納米團簇，該團簇通過AIE 效應呈現(xiàn)出強烈的紅色發(fā)光[15]。此外，Wang 等還通過Ag 摻雜來設(shè)計金納米團簇殼中Au(I)-硫代氨酸基團的尺寸、結(jié)構(gòu)和團聚狀態(tài)，實現(xiàn)AIE 增強發(fā)光。通過延長反應時間，合成的AuAgNCs 發(fā)光可以從橙色調(diào)整為紅色[59]。Jin 等在甲醇中合成了具有AIE 效應的Au4Ag5(dppm)2(SAdm)6-(BPh4)納米團簇[dppm：雙（二苯基膦）甲烷；SAdm：1-金剛烷硫醇]。該納米團簇在良溶劑甲醇中不發(fā)光，只有在聚集態(tài)和固態(tài)（即薄膜或晶體）時才能發(fā)出明亮的紅光（見圖7）][76]。

圖7 Au4Ag5 納米團簇的晶體結(jié)構(gòu)（a）及其在不同比例下的光學照片和發(fā)光光譜（b）[76]Fig.7 Crystal structure of Au4Ag5 nanocluster(a), digital photographs and spectra of samples of with different fractions of water under visible light and UV light, respectively(b) [76]

2017 年，Chen 等合成的Au4Ag13(dppm)3(SR)9金銀合金納米團簇（SR 為2,5-二甲基苯硫醇）表現(xiàn)出了結(jié)晶誘導發(fā)射增強（CIEE）。Au4Ag13團簇結(jié)晶態(tài)在695 nm 處顯示出強烈的發(fā)光，與無定形態(tài)的弱發(fā)射形成鮮明對比，并且在溶液相中幾乎沒有發(fā)射（見圖8）。結(jié)構(gòu)分析和密度泛函理論計算表明，晶態(tài)中C—H…π 作用顯著限制了分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)和振動，從而顯著增強了晶態(tài)的輻射躍遷[77]。

圖8 Au-Ag 雙金屬納米簇的晶體結(jié)構(gòu)（a）及其單晶中的C-H…π（b）與相應的結(jié)晶誘導發(fā)射增強的光譜圖（c）[77]Fig.8 Structure of one pair of enantiomers of Au-Ag NCs(a), the compact C-H…π interactions in the single crystal of Au-Ag NCs(b) and the corresponding CIEE property in spectra (c) [77]

與上述不同的是，Yin 等先單獨合成Au-GSH 團簇和Ag-GSH 團簇，然后通過靜電相互作用結(jié)合形成復合金屬納米團簇。研究發(fā)現(xiàn)Ag-GSH 納米團簇發(fā)光非常微弱，甚至在紫外激發(fā)的情況下也無法觀察到熒光。當Au 與Ag 的物質(zhì)的量比（Au:Ag）為8:1 和1:1 時團簇顯現(xiàn)出最強的熒光發(fā)射性質(zhì)；當Au:Ag 大于8:1 時，過多的Au-GSH 納米團簇會包裹在Ag-GSH 表面，此時主要顯現(xiàn)Au-GSH 納米團簇的吸收和發(fā)射性質(zhì)；當Au:Ag 小于1:1 時，Au-GSH 納米團簇被過多的Ag-GSH 納米團簇包裹，此時主要顯示單一Ag-GSH 納米團簇的性質(zhì)，熒光減弱[78]。

Jana 等采用多巴胺（Dopa）作為配體來制備合金納米團簇。由于Ag—N 比Au—N 鍵合力強，所以先形成Ag-Dopa 團簇，再利用多巴胺還原Au(III)合成得到復合納米團簇。與水溶液中的金納米團簇相比，雙金屬納米團簇的發(fā)射峰藍移并伴隨強度的增強。研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)射強度的增加取決于雙金屬納米團簇的銀濃度，這一“銀效應”通過熒光表征得到證實。在Ag 與Au 的物質(zhì)的量比（Ag:Au）為0.25∶0.60 時，熒光增強最大，為單金屬AuNCs 的5 倍。相比于單金屬納米團簇中僅存在Au(0)，雙金屬納米團簇中存在Au(I)/Au(0)-Ag(0)。此外，通過研究不同有機溶劑對雙金屬納米團簇發(fā)光性能的影響發(fā)現(xiàn)，團簇在乙醇中的熒光發(fā)射強度最強[79]。

Zhang 等在巰基琥珀酸（MSA）和聚（N-乙烯基咪唑）（PVIm）的協(xié)同作用下，通過兩步法合成了最大發(fā)光量子產(chǎn)率為23.6%的超亮金銀合金納米團簇（Au-AgNCs），幾乎是相應單金屬AuNCs 的兩倍。研究發(fā)現(xiàn)Ag:Au 為0.1～0.4 時存在協(xié)同熒光增強效應，其中Au-Ag0.2的磷光發(fā)射主要分布在遠紅/近紅外區(qū)域（發(fā)光中心約為718 nm），其磷光特性表現(xiàn)出明顯的大斯托克斯位移（＞400 nm）和2 μs 級的長壽命。當Au-AgNCs 中保持較高的Ag:Au 時，Au-AgNCs 的最大發(fā)射波長（λem）可以調(diào)節(jié)到約666 nm，但伴隨著磷光發(fā)射的抑制[80]。

此外，金銀合金納米團簇的發(fā)光性能與孵育的溫度、時間、pH 以及金銀原子的化學計量比等均相關(guān)。不同化學計量比的金銀會形成不同結(jié)構(gòu)的團簇，通過團簇內(nèi)部的Au:Ag 大小來調(diào)控其發(fā)光性能的研究相對較多。納米團簇由于暴露較多的外部原子，因而存在不穩(wěn)定和易聚集的特性。由于金、銀與硫原子之間有強的金屬-硫作用力，通常采用含巰基的有機配體分子對金屬團簇進行保護，實現(xiàn)殼層剛化，以及通過AIE 等策略提升合金團簇的發(fā)光性能。值得一提的是，合金團簇間的金屬-金屬作用變化可導致團簇結(jié)構(gòu)的整體發(fā)光性能的變化。Mo 等報道了一例溶劑誘導的團簇間Au-Au 作用重排，實現(xiàn)硫化物橋接的Au(I)-Ag(I)團簇對溶劑的可逆發(fā)光響應[81]。上述代表性Au-Ag 合金發(fā)光納米團簇的結(jié)構(gòu)組成、合成方法以及發(fā)光性能等列于表1。

表1 金銀合金納米團簇的結(jié)構(gòu)組成、合成方法、發(fā)光性能以及生物應用Table 1 Structural composition, synthesis method, luminescence properties and biological applications of Au-AgNCs

5 金銀合金發(fā)光納米團簇的應用

由于金銀合金納米團簇具有超小的尺寸、良好的生物相容性、聚集增強的發(fā)光特性以及特有的生物安全性，而且具有結(jié)構(gòu)設(shè)計性強、功能和結(jié)構(gòu)精確可調(diào)等優(yōu)異的材料特性，因而可被用于生物成像、分子識別與傳感領(lǐng)域，同時作為一種良好的光吸收納米粒子，可作為光敏劑產(chǎn)生活性氧，從而有望用于腫瘤治療和抗菌治療。

5.1 生物成像

基于金銀合金納米團簇上述優(yōu)良的光學特性、良好的水溶性以及較好的生物安全性，可將其作為一種優(yōu)秀的納米發(fā)光材料應用于生物醫(yī)學領(lǐng)域，特別是作為一種潛在的發(fā)光成像材料。小于2 nm 的尺寸使金銀合金納米團簇在體內(nèi)可以很好地通過腎小球的過濾排出體外，避免了在生物體內(nèi)長期積累造成的生物毒性，因而在細胞生物成像領(lǐng)域具有較廣泛的應用研究。已有研究表明，金屬納米團簇的毒性與作為核心的金屬以及配體都有關(guān)，但更大程度上取決于配體，所以用于生物成像的分子配體通常選用人體自身可合成和代謝的分子。同時，配體應具有抗氧化性、促進血管生成和抑制細胞凋亡的特性，可以使金屬納米團簇保持穩(wěn)定，例如谷胱甘肽、多巴胺和硫辛酸等，而且需要納米團簇具有良好的水溶性，并且在生物體環(huán)境下具有很強的發(fā)光性質(zhì)便于檢測[91]。

Meng 等采用樹枝狀介孔二氧化硅納米顆粒作為納米載體平臺，裝載金銀合金納米團簇，利用空間限制效應，可顯著增強金銀合金納米團簇的發(fā)光性質(zhì)，使發(fā)光量子產(chǎn)率達到17%。氨基端粒狀二氧化硅球具有超大中心徑向孔隙通道，裝載金銀納米團簇時可減少團簇繁瑣的純化過程，但是對于生物成像，需要熒光探針完全進入被檢測的靶標細胞，由于金銀納米團簇表面功能差，導致細胞攝取納米團簇困難；同時由于金銀納米團簇尺寸超小，代謝清理迅速，導致腫瘤細胞積累發(fā)光納米團簇不足。而石榴狀二氧化硅球具有合適的尺寸，可改善細胞滲透性能。將金銀納米團簇通過自組裝的方法封裝在二氧化硅球中，可順利地將其輸送進入活的細胞中，由于Cu2+對金銀納米團簇的發(fā)光具有淬滅作用，納米二氧化硅球-金銀納米團簇即可作為細胞內(nèi)Cu2+的有效探針，可進行生物成像（圖9）[92]。Wang等對原本發(fā)光很弱（發(fā)光量子產(chǎn)率為0.1%）的棒狀Au25納米團簇進行Ag 摻雜，極大提高了其發(fā)光量子產(chǎn)率，其中最強的發(fā)光量子產(chǎn)率（為40.1%）是普通AgxAu25-x（x=1～12）發(fā)光效率的200 倍左右，因而有望用于細胞成像（圖10A 和圖10B）[69]。

圖9 限制在石榴狀二氧化硅結(jié)構(gòu)中AuAg NCs用于Cu2+傳感和細胞成像[92]Fig.9 Schematic illustration of AuAg NCs in a pomegranate-type silica architecture for improved Cu2+ sensing and imaging [92]

圖10 [Au25(PPh3)10(SC2H4Ph) 5Cl2]2+ (a)及其I (b)與II (c)的X 射線結(jié)構(gòu)（A）和雙金屬納米團簇用于人源腫瘤細胞成像（B）[69]Fig.10 X-ray structures of [Au25(PPh3)10(SC2H4Ph)5Cl2]2+ (a), the corresponding bimetallic nanoclusters of I (b) and II (c) (A)as well as the AuAg NCs used for labeling human cancer cells (B) [69]

此外，Wang 等通過化學還原法制備AgNCs 后，采用N2H4·2H2O 作為還原劑，加入HAuCl4，并采用谷胱甘肽作為穩(wěn)定劑，通過電偶還原法制備了Ag/Au 納米團簇。通過調(diào)整Ag:Au 可以得到發(fā)射波長范圍從可見光到近紅外發(fā)射的Ag/Au 合金納米團簇。因谷胱甘肽是一種具有豐富官能團的小分子三肽，可以提供有效的保護層，防止納米團簇聚集。同時通過谷胱甘肽封端的金屬納米團簇表現(xiàn)出較高的熒光穩(wěn)定性，可用于CAL-27 細胞成像[82]。Ristig 等利用11-巰基十一烷酸為配體，合成了紅色發(fā)光的Au/Ag 合金納米團簇，具有250～300 nm 的大斯托克斯位移（λem為608～645 nm）[93]。Sannigrahi等采用生物大分子牛血清白蛋白（BSA）為配體，構(gòu)筑了Au/Ag 合金納米團簇，其展示了680～815 nm可調(diào)諧的近紅外發(fā)光性能，可用于細胞成像以及細胞內(nèi)Pb2+的檢測[83]。Peng 等通過6-Aza-2-硫胸腺嘧啶（ATT）為配體合成了Au/Ag 合金納米團簇，可用于體內(nèi)深層組織的雙光子成像[86]。

5.2 生物傳感與離子識別

谷胱甘肽在維持生物系統(tǒng)的氧化還原活性中起著至關(guān)重要的作用，然而谷胱甘肽的過度表達會破壞氧化平衡，是腫瘤、炎癥等疾病的重要檢測標志物之一。Yang 等構(gòu)建了一類基于由四面體DNA 塊自組裝而成具有有序結(jié)合位點和空腔結(jié)構(gòu)的3D 的DNA 基質(zhì)，并用金銀納米團簇作為生物傳感器檢測谷胱甘肽含量（見圖11）[87]。值得一提的是，谷胱甘肽的存在可以通過谷胱甘肽和Cu(II)之間的氧化還原反應誘導形成GSH-Cu(I)復合物，并以此作為引發(fā)劑，通過Huisgen 1,3-偶極環(huán)加成反應將N3-AuAg NCs 與C≡C-3DM（DM 為富炔烴3D 基質(zhì)）聯(lián)系起來。因此，所設(shè)計的GSH 生物傳感器顯示出5～200 μmol/L 的寬線性響應，檢測限為0.90 μmol/L。

圖11 金銀雙金屬發(fā)光納米團簇用于谷胱甘肽靈敏檢測示意[87]Fig.11 Schematic illustration of luminescent Au-Ag bimetallic nanoclusters for sensitive detection of GSH [87]

酪氨酸酶在黑色素生物合成中具有重要作用，是黑色素瘤診斷的重要生物標志物之一，開發(fā)對其具有高靈敏度的生物相容性材料具有重要意義。Ao 等開發(fā)了一種基于多巴胺功能化Au/Ag 納米團簇（Dopa-Au/Ag NCs），并用于酪氨酸酶活性檢測。該研究利用具有生物相容性的多巴胺與Au/Ag NCs表面共價連接，形成了具有強藍色熒光的Dopa-Au/Ag NCs 生物偶聯(lián)物。由于多巴胺在酪氨酸酶催化下容易被氧化為鄰多巴醌衍生物，鄰多巴醌則與Au/Ag NCs 發(fā)生顆粒內(nèi)光誘導電子轉(zhuǎn)移（PET），導致Dopa-Au/Ag NCs 生物偶聯(lián)物熒光猝滅。因此，該生物傳感器可根據(jù)光猝滅效率建立酪氨酸酶活性的函數(shù)關(guān)系，進而實現(xiàn)對酪氨酸酶活性的靈敏度和選擇性檢測[88]。

多巴胺是人體中重要的神經(jīng)遞質(zhì)之一，如何實現(xiàn)對其靈敏檢測對研究多巴胺成癮癥狀、帕金森病、抑郁癥等疾病有重要意義。Zhou 等利用牛血清白蛋白（BSA）合成了金銀合金納米團簇（BSA-Au/Ag NCs），加入多巴胺后納米團簇熒光顯著增強，并伴隨發(fā)射峰的紅移。通過光譜和電化學研究揭示了多巴胺與金氧化還原反應導致電化學發(fā)光增強的機理。并將其用于多巴胺的定量測量，實現(xiàn)了多巴胺濃度為0.01～1.7 μmol/L 和1.7～10 μmol/L 時對多巴胺的線性響應，檢測限為6.9 nmol/L。該研究為多巴胺的測定提供了一種簡便有效的方法，該方法在血清樣品的相關(guān)測定中成功應用（見圖12a）[84]。

圖12 金銀雙金屬發(fā)光納米團簇用于多巴胺（a）[84]和次氯酸鹽（b）[85]靈敏檢測示意Fig.12 Schematic illustration of luminescent Au-Ag bimetallic nanoclusters for sensitive detection of dopamine (a) [84] and hypochlorite (b) [85]

金銀雙金屬納米團簇也可用于檢測半胱氨酸。Zhang 等采用巰基琥珀酸（MSA）和聚（N-乙烯基咪唑）（PVIm）的協(xié)同作用合成的超亮雙金屬納米團簇（Au-Ag NCs）實現(xiàn)半胱氨酸的選擇性檢測，檢測限為2.5 μmol/L[80]。Guo 等研究發(fā)現(xiàn)精胺（SPM）可以與三乙胺（TEA）作為共反應劑，增強金銀雙金屬納米團簇（Au-Ag BNCs）的電化學發(fā)光強度。并制備了一種檢測SPM 的電化學發(fā)光傳感器，其中含有作為電致化學發(fā)光（ECL）發(fā)射器的Au-Ag BNCs 和含有聚苯胺-氨基三亞甲基膦酸（PANIATMP）作為固定基質(zhì)的導電水凝膠。檢測發(fā)現(xiàn)，SPM 濃度為1 pmol/L～10 μmol/L 時，Au-Ag BNCs的ECL 強度與濃度的對數(shù)呈線性關(guān)系，而且檢測的選擇性高、穩(wěn)定性好，檢測限為0.11 pmol/L。該電化學發(fā)光傳感器實現(xiàn)了尿液樣品中SPM 快速且經(jīng)濟的檢測，在臨床和生物分析中具有潛在應用[90]。

碘元素在神經(jīng)活動和甲狀腺功能等生理過程中起著關(guān)鍵作用。Li 等開發(fā)了一種熒光和比色分析檢測平臺，用基于DNA 模板化金/銀納米團簇（DNA-Au/Ag NCs）實現(xiàn)對碘化物中碘離子的選擇性檢測。該檢測系統(tǒng)基于碘化物離子與DNA-Au/Ag NCs 之間的獨特相互作用，加入碘化物離子具有明顯的熒光猝滅現(xiàn)象，當濃度為0～10 μmol/L 時顯示出良好的線性關(guān)系。而且加入碘化物離子的檢測系統(tǒng)呈現(xiàn)出從無色透明到紫紅色的顏色變化，可實現(xiàn)簡單的比色定性檢測，已成功應用于測定水樣中的碘離子[94]。Zhang 等則以牛血清白蛋白為模板和還原劑，通過一鍋法同時化學還原Au(III)和Ag(I)離子，合成了金銀納米團簇（Au-AgNCs）。Au-AgNCs 的平均尺寸為2.4 nm，其顯示出強烈的紅色熒光（在360 nm 處激發(fā)時，發(fā)射峰為610 nm），熒光量子產(chǎn)率可達18.6%。該研究發(fā)現(xiàn)，次氯酸鹽可導致Au-AgNCs 熒光的顯著淬滅，而其他常見陰離子對其熒光則無影響或影響甚微（見圖12b）。為此，開發(fā)了一類雙金屬簇用于次氯酸鹽的熒光檢測方法，在0.7～15 μmol/L 的濃度范圍內(nèi)具有線性響應，檢測限低至80 nmol/L，并成功用于自來水中次氯酸鹽的測定[85]。

5.3 抗菌活性

銀可以殺死細菌、病毒和真菌等微生物，并且對人體正常細胞無害，因此銀納米團簇也可以作為抗菌劑。受Ag 納米粒子作為抗菌劑的成功啟發(fā)，Yuan 等通過循環(huán)還原-分解過程開發(fā)了發(fā)光的谷胱甘肽保護的AgNCs，并研究了AgNCs 的抗菌活性，發(fā)現(xiàn)其對銅綠假單胞菌具有優(yōu)異的殺菌性能[95]。Guo 等則采用AgNCs 作為殺菌劑，通過化學鍵結(jié)合將AgNCs 修飾在正向滲透（FO）膜中，從而形成高性能的抗菌復合膜。該膜可以有效抑制大腸桿菌的生長，在1 個月的測試期內(nèi)沒有明顯的活性衰減。此外，由于Ag 金屬芯由一層谷胱甘肽保護形成了穩(wěn)定活性化合物，可以適應溶液中的各種應用。同時利用外層硫醇基團與內(nèi)層金屬之間的強化學鍵可以持續(xù)可控地調(diào)節(jié)溶液中銀離子的釋放，而銀離子對細菌、真菌和病毒都具有廣譜活性，將銀納米團簇附著在FO 膜上可改善膜被細菌污染的問題[96]。2016 年，Zheng 等將脂肽類抗生素達托霉素和AgNCs 結(jié)合合成了D-AgNCs 復合物。復合物中的達托霉素可有效損傷細菌膜，AgNCs 則可產(chǎn)生活性氧（ROS）氧化細菌脂質(zhì)雙層，進一步加重膜損傷，這反過來又允許更多的D-AgNC 進入細菌并在細胞內(nèi)產(chǎn)生局部高ROS 濃度，隨后誘導其DNA 嚴重損傷，實現(xiàn)對細菌的高效殺滅[97]。與此殺菌機理相同，Li 等采用核黃素（RF）保護合成了銀納米團簇。這種銀納米團簇也誘導ROS 產(chǎn)生，AgNCs 釋放的Ag 會損害細胞膜的完整性，導致細菌死亡。RF@AgNCs 對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念珠菌表現(xiàn)出非常好的抗菌性能[98]。

與之前采用肽和硫醇作為配體不同，Xu 等采用聚乙烯亞胺（PEI）作為封端配體，合成了具有殺菌效果的PEI-AgNCs。采用不同分子量的PEI 配體，合成了一系列的PEI-AgNCs，研究發(fā)現(xiàn)其粒徑受PEIs 分子量的影響很小，說明帶正電荷的PEI 配體可很大程度上阻止納米材料聚集，而且PEI 分子量的降低可以為PEI-AgNCs 提供更高的抗菌性能。其抗菌機制結(jié)合了PEI 和銀的優(yōu)點，由于PEI 帶正電荷，PEI-AgNCs 可以很容易地在帶負電荷的細菌表面上吸收和富集，PEI 可以通過透化作用進而破壞細菌，AgNCs 釋放的銀離子可以在細菌周圍富集并迅速殺死細菌[99]。此外，AgNCs 還可以通過破壞外膜的通透性、抑制細菌的呼吸和生長、破壞膜結(jié)構(gòu)來發(fā)揮作用?；谕瑯拥臍⒕鷻C理，Haidari等設(shè)計并合成了高度單分散、超小（＜3 nm）的聚陽離子銀納米團簇（pAgNCs），用于消除一系列常見的革蘭氏陰性和革蘭氏陽性病原體。同時，pAgNCs 對厭氧菌如具核梭桿菌和血鏈球菌也顯示出顯著增強的抗菌功效[100]。這些超小發(fā)光AgNCs 可以進一步發(fā)展為一類新興的高效抗菌劑，然而需要進一步研究AgNCs 的毒性以開發(fā)出更具生物相容性的抗菌AgNCs。此外，溶菌酶是糖苷水解酶，可以通過攻擊肽聚糖（尤其是革蘭氏陽性菌中含量豐富）來破壞細菌細胞壁。Chen 等合成了溶菌酶保護的AuNCs，并證明溶菌酶在NCs 上的生物活性得以保留[101]。溶菌酶保護的AuNCs 用于抑制抗生素耐藥細菌的生長，如廣泛耐藥鮑曼不動桿菌和萬古霉素耐藥腸球菌。

與上述AgNCs 抗菌活性作用機制不同的是利用金銀納米團簇發(fā)射磷光的特性。其發(fā)光過程經(jīng)歷三重激發(fā)態(tài)，因此可以將基態(tài)的三線態(tài)氧敏化成激發(fā)態(tài)的單線態(tài)氧（1O2），1O2的產(chǎn)生不利于變形鏈球菌的生長，因此起到了抗菌的作用，并用于疾病的光動力治療。Hikosou 等結(jié)合三種策略來提高谷胱甘肽保護的金納米團簇的1O2生成效率：摻雜銀（即使用雙金屬納米簇），使用Au(I)-硫代酸鹽復合物實現(xiàn)AIE，以及使用聚合物納米凝膠實現(xiàn)自組裝誘導發(fā)射（SAIE）。通過這三種效應的結(jié)合，抑制了非輻射性衰變途徑，顯著提高了1O2的產(chǎn)生效率，并增強了受谷胱甘肽保護的金銀納米團簇的發(fā)光性能，基于金銀納米團簇與納米凝膠復合材料的光敏劑成功用于針對口腔細菌的光動力療法（見圖13）[89]。

圖13 基于AuAg NC@納米凝膠復合材料的光敏劑（a）及其用于口腔細菌的抗菌活性評價（b，c）[89]Fig.13 Schematic illustration of the photosensitizers based on AuAg NC@ nanogel composites (a), and use for antimicrobial photodynamic therapy against oral bacteria (b, c) [89]

6 總結(jié)與展望

本文重點介紹了金納米團簇、銀納米團簇以及金銀合金納米團簇的設(shè)計與合成方法，并針對當前金銀合金納米團簇的研究進展進行了簡要概述，介紹了金銀合金納米團簇的制備方法、發(fā)光性質(zhì)、手性性質(zhì)，以及在生物成像、分子識別和光敏抗菌活性等方面的應用研究。作為一類新型高效的發(fā)光納米粒子，合金納米團簇在提升發(fā)光效率和豐富團簇結(jié)構(gòu)（包括手性結(jié)構(gòu)）等方面還存在非常大的發(fā)展空間。鑒于其具有原子級精確可控的結(jié)構(gòu)，表面配體豐富的功能基團以及潛在的超分子作用位點，為實現(xiàn)納米團簇的組裝聚集體結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供了結(jié)構(gòu)和作用基礎(chǔ)，同時也有助于實現(xiàn)其發(fā)光效率的提升，并在功能應用方面將具有重要的前景。

近年來，盡管納米尺度的手性研究越來越多，特別是基于手性配體構(gòu)筑手性金屬納米團簇，但目前只有有限的案例實現(xiàn)了雙金屬合金納米團簇的構(gòu)建，特別是具有圓偏振發(fā)光性能的合金團簇還鮮有報道。如何在原子和分子層次實現(xiàn)合金納米團簇結(jié)構(gòu)和有機配體的理性設(shè)計，結(jié)合超分子組裝策略實現(xiàn)手性的高效傳遞、轉(zhuǎn)移和放大，構(gòu)筑高效率的圓偏振發(fā)光納米團簇材料，以及其功能應用拓展方面如何整合其高效發(fā)光屬性、超小且精確的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)其在腫瘤診療一體化以及活體生物傳感方面的應用也是值得發(fā)展的方向。此外，其手性可控的結(jié)構(gòu)還可在不對稱催化、手性識別與傳感、3D 顯示方面進行探索和拓展。最后，其作為一種良好的光敏劑，在環(huán)境保護、抗菌、腫瘤聯(lián)合治療等領(lǐng)域也將大有前景。