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近年来,由几个到几百个金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)等贵金属原子组成的超小贵金属纳米团簇(NCs)作为一种新型的功能纳米材料,引起了研究者们的广泛关注。NCs对尺寸、表面和结构高度敏感,具有接近电子费米波长的尺寸和离散电子态,表现出多种准分子特性,如最高已占据分子轨道(HOMO)-最低未占据分子轨道(LUMO)跃迁、可调谐发光、大斯托克斯位移、量子化充电、分子手性和磁性等。利用其特有的理化性质,NCs已广泛应用于传感、生物成像和医学治疗等领域。在NCs领域,利用极性和非极性溶剂来合成NCs的各种湿化学方法被设计出来,如经典的Brust-Schiffrin两相合成法在合成原子级别精度的贵金属NCs大获成功,但由于对该两相法的工作机理仍然缺乏深入的了解,在合成不同尺寸和组成的贵金属NCs方面仍然是一个重大挑战。与此同时,与单配体保护的贵金属NCs的蓬勃发展相比,杂配体保护的贵金属NCs由于合成体系相对复杂且杂配体之间可能的不相容等问题导致其发展相对缓慢。事实上,杂配体保护的贵金属NCs在某些基础和应用领域中可能比单配体保护的贵金属NCs更重要,因为它们具有更丰富且可改变的表面化学和更好的理化性质。因此,从根本上理解杂配体保护的贵金属NCs的合成是迫切需要的,这也有利于推动它们在方法设计、NC合成和应用方面的进步。在生物应用方面,NCs具有超小的尺寸、良好的生物相容性以及出色的肾脏清除率等特性,使其在生物成像、生物传感、抗菌和疾症诊疗等领域有良好的应用前景。其中,Ag NCs在抗菌领域表现出了高效的广谱杀菌性能,甚至优于商业化的银基抗菌剂(核心尺寸在2 nm以上)。此外,有鉴于毛囊、毛细血管和汗腺等皮肤附属物的再生是皮肤组织工程和皮肤伤口治疗的“圣杯”,开发一种具有广谱、长效杀菌功效和促进毛囊/组织再生功能的Ag NCs基可注射水凝胶或能有效解决这一问题。综上,本文的主要研究内容如下:1)针对Brust-Schiffrin两相合成方法中相转移剂四辛基溴化铵(TOAB)的过量使用导致的NCs尺寸无法调控的问题,该课题首先探究了该两相法中TOAB的功能,揭示了TOAB不仅能对Au(III)前驱物进行相转移,还能将还原剂Na BH4从水相转移到有机相。基于此,提出一种改进策略:利用疏水的硒配体代替TOAB作为金属盐的相转移剂,并使用极少量的TOAB用于调控还原剂的相转移及还原动力学,实现了对Au NCs尺寸的可控调谐。该改进策略具有产率高(76%)、合成时间短(3小时)和尺寸调控能力强等特点,使其在原子级别精确的NCs合成方面展现出更强的吸引力。2)为研究双配体对Au NCs尺寸的影响机制,该课题从不同配体与Au的亲和力入手,发现配体对Au NCs的尺寸有重要影响:一方面,当两种配体与Au亲和力相当时,则双配体保护的Au NCs尺寸介于两种单配体保护的Au NCs之间;另一方面,当一种配体对金的亲和力明显高于第二种时,则双配体保护的Au NCs尺寸受强亲和力的配体所支配。其次,对双配体保护Au NCs的配合物前驱体的成分进行了首次研究,其前驱体被确定为主要的杂交配体#1-Au(I)-配体#2物种。此外,通过监测双配体保护的AuNCs的生长过程,获得了Au NCs生长路径和结构的一些基本认识。3)皮肤组织工程中的汗腺、毛囊再生及疤痕消除一直是该领域的难题。有鉴于此,本课题通过将抗菌Ag29 NCs和芒果苷(MF)分子整合到三维网络结构的壳聚糖(CH)水凝胶中,设计一种用于伤口愈合的注射用抗菌水凝胶,以消除细菌感染,促进毛囊/组织再生。这种设计不仅赋予水凝胶优良的广谱抗菌活性、优越的生物相容性、良好的注射性、充足的溶胀性、良好的降解性,而且有利于毛细血管/毛囊/汗腺的再生及伤口愈合。通过控释Ag29 NCs在水凝胶表面形成局部高浓度的抗菌银物种,以及通过静电相互作用捕获水凝胶表面的细菌,进一步提高了水凝胶的抗菌性能。体内实验显示,该水凝胶可消除细菌感染,促进创面毛囊/毛细血管再生,显著促进皮瓣创面愈合。本研究为多功能Ag NCs基水凝胶在皮肤组织工程和创伤治疗中的应用提供了理论依据。