金属纳米团簇（MNCs）是一类核心尺寸小于3 nm的新型功能纳米材料，由几个到几百个原子组成[Jin, 2016 #872]，在传感、催化、环境保护、能量转换和生物医学等领域具有广泛的应用。特别是在生物医学领域，MNCs由于其原子精确的尺寸和可调谐的理化性质，已经发展为一类新型的疾病诊疗探针。近日，青岛科技大学袁勋教授课题组联合新加坡A*STAR研究所Jackie Y. Ying教授在Journal of the American Chemical Society上以MNCs基诊疗探针的生物医学应用为题发表了前瞻性论文（Perspective），该论文被选为封面论文。

MNCs的精确设计已逐步从纳米级向原子级发展，这为调控MNCs的理化性质和特定功能，从而设计各种MNCs基疾病诊疗探针提供了契机。MNCs具有“核-壳”结构，为了调控理化性质，在其功能化设计方面主要有三个发展方向：（1）MNCs的尺寸和结构调控；（2）调控MNCs的组成，使其具有不同的理化性质；（3）除了金属核的调控外，还可对MNCs进行配体调控，进而调节MNCs的生物相容性和与底物之间的表界面相互作用。此外，配体功能化还赋予MNCs许多其他的功能，通过这些功能，MNCs可以克服传统治疗药物的缺点，获得更佳的疗效。

图1. MNCs的“金属核-配体壳”结构示意图，可通过功能化来获得独特的理化性质。图中展示了常用的亲水配体和代表性的MNCs结构。

近来，在临床转化的推动下，大量的功能纳米材料被开发用作疾病的诊疗探针。MNCs具有类分子的性质、超小尺寸、丰富且可定制的表面化学、可调谐的尺寸/组成、大的斯托克斯位移、优异的生物相容性、良好的光稳定性和良好的肾脏清除能力，在疾病诊疗中颇具应用潜力。

本文中，作者首先从生物相容性和肿瘤靶向性方面总结了MNCs在诊疗应用中的特点，然后重点评述了MNCs在生物成像引导疾病诊断、光诱导疾病治疗、纳米药物、药物运输和光学尿液分析等方面的治疗应用。MNCs独特的理化性质使其成为荧光成像、X射线成像、光声成像、正电子发射断层成像和激光诱导击穿光谱技术的造影剂，成功用于疾病诊断和体内代谢的研究。经过功能化的MNCs还具有光敏性和其他特性，可作为放射治疗、光动力治疗和光热治疗的放射或光敏剂，用于疾病治疗。此外，利用其类酶活性、丰富的表面化学和固有的抗菌特性，MNCs还被开发为治疗各种疾病（如神经系统疾病、类风湿性关节炎和细菌感染）的有效纳米药物。同时，MNCs还被开发设计用作药物运输载体，以减少某些药物的副作用并提高治疗效果。此外，MNCs的类酶特性使其成功用于体内比色尿液分析，为早期疾病诊断提供了机会。

最后，作者展望了MNCs在疾病诊疗方面面临的挑战和机遇。该前瞻性论文（Perspective）为多学科领域提供了关于MNCs生物医学应用方面的诸多见解，并希望该论文能启发新型MNCs基疾病诊疗探针的设计和开发，以促进其临床转化。

图2. MNCs基诊疗探针的功能化及其生物医学应用。

参考文献：

Ge Yang, Ziping Wang, Fanglin Du, Fuyi Jiang, Xun Yuan*, and Jackie Y. Ying*. Ultrasmall Coinage Metal Nanoclusters as Promising Theranostic Probes for Biomedical Applications, J. Am. Chem. Soc. 2023, doi: 10.1021/jacs.3c02880.

【作者简介】

袁勋，青岛科技大学教授，博士生导师，BMEMat期刊青年编委。研究兴趣集中于超小币金属纳米团簇的设计及其在生物医学、环境保护、能源催化等领域的应用。近年来，发表高水平论文80余篇，论文它引8200余次，h-因子为43。获得2021年度中石化联合会科技进步三等奖1项。主持国家自然科学基金面上项目、泰山学者青年专家专项基金及山东省省属高校优秀青年人才联合基金等多项课题。（课题组网页https://yuanxun.qust.edu.cn/index.htm）。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/jacs.3c02880

来源：BioMed科技

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