董紹俊院士Adv. Funct. Mater.: 變色龍DNA模板的AgNC實現熒光可控切換！

【引言】

DNA模板的AgNC作為一種新型的熒光材料因其尺寸小，成本低，生物相容性好等優勢而受到關注，廣泛應用于核酸熒光探針及生物分子檢測領域。早期研究表明，DNA模板的AgNC對DNA模板，溶液環境以及周圍環境性質都十分敏感。通過調控DNA序列就可以實現發射熒光從藍光到近紅外的轉變。并且，輔助DNA鏈可以很大程度改變AgNC的熒光強度。然而，絕大多數的AgNC都只有一種熒光信號，改變DNA模板時存在不可預見性，同時還伴有信號穩定性低等問題，制約了其應用與發展。變色龍AgNC具有多個發射峰，為敏感比率型靶標檢測提供了新的可能，早先研究中常用的方法是改變富含C的DNA模板或將AgNC同其他熒光基團相結合的方式，存在耗時長、操作困難、制備過程復雜等不足。

本文提出了一種新型的變色龍DNA模板AgNC制備方法，通過調整DNA互補鏈、無熒光輔助AgNC以及鎂離子，可以實現AgNC熒光從黃至紅的可控切換。并且，該種變色龍DNA模板AgNC在靶標檢測上顯示出不俗的潛力！

【成果簡介】

近日，中國科學院長春應用化學研究所的董紹俊院士（通訊作者）課題組在Advanced Functional Materials上發表了題為“A Multicolor Chameleon DNA-templated Silver Nanocluster and Its Application for Ratiometric Fluorescence Target Detection with Exponential Signal Response”的研究論文，文中報道了一種新型的變色龍DNA模板AgNC, 通過調控DNA互補鏈，無熒光AgNC及鎂離子濃度等無損調控方式，可以使其熒光顏色在黃至紅之間可控切換，彌補了早期研究的不足。另外，作者設計了多種變色龍AgNC熒光探針，實驗證實其均表現出較高的靈敏度及信噪比，在靶標檢測領域將有良好的應用前景。

【圖文導讀】

示意圖 1

變色龍AgNC受DNA互補鏈、無熒光AgNC及鎂離子調控時，熒光顏色發生變化

圖1：變色龍AgNC的熒光性質

A) A20-C55-NC 和 C55-NC在PB溶液中的熒光激發光譜及發射光譜；

B, C) A20-C55-NC 及其與 T20, C55-T20-NC 和 C34-T20-NC分別雜交后的熒光光譜及紫外下照片對比。

圖2：變色龍AgNC的結構變化表征

A) 圖中6種不同樣品的紫外吸收光譜;

B) A20-C55-NC 及其與相關輔助AgNC在PB溶液中的CD譜圖。

圖3：任意鏈替換輔助鏈對變色龍AgNC的影響

A, B) RS-C55-NC及其與 C34-PC-NC 或 C-RS后的熒光光譜圖及紫外輻射后照片；

C)雜交AgNC模板的凝膠電泳分析圖；

D) RS-C55-NC同 C34-PC-NC 和 C-RS 在 PB 溶液中反應的熒光動力學圖。

圖4：鎂離子對變色龍熒光的影響

A) A20-C55-NC和C55-NC 在含有鎂離子的 Mg-PB溶液中的熒光激發光譜及發射光譜；

B, C) A20-C55-NC 及其與 T20, C55-T20-NC 和 C34-T20-NC在Mg-PB溶液中分別雜交后的熒光光譜及紫外下照片對比；

D) RS-C55-NC同 C34-PC-NC 和 C-RS 在 Mg-PB 溶液中反應的熒光光譜圖及紫外輻射后照片。

圖5：變色龍AgNC用于比率型DNA靶標檢測

A, D) RS-C55-NC + C34-PC-NC和C55-MB-NC分別同不同濃度的C-RS和C-MB混合后熒光的變化；

B, E) RS-C55-NC + C34-PC-NC 和 C55-MB-NC 分別混合不同量 C-RS和C-MB的熒光比值FIY/FIR與濃度的關系曲線；

C,F) RS-C55-NC + C34-PC-NC的熒光比率與C-RS濃度關系曲線的校正，C55-MB-NC與 C-MB濃度曲線的平方根。

示意圖2：變色龍檢測目標DNA機理

A) 使用雙鏈DNA的變色龍AgNC作為探針；

B) 使用發夾結構狀的變色龍AgNC作為探針。

【小結】

本文合成了一種新型的變色龍DNA模板AgNC熒光材料，不同于早期AgNC的信號不穩定，熒光轉變具有不可預見性等，該變色龍DNA模板AgNC可以通過多種無損調控方式實現熒光從黃至紅的可控切換。這種變色龍DNA模板的AgNC驚人的熒光性質，使其有望應用到靶標檢測等領域。

文獻鏈接：A Multicolor Chameleon DNA-templated Silver Nanocluster and Its Application for Ratiometric Fluorescence Target Detection with Exponential Signal Response（Adv. Funct. Mater. 2017,DOI: 10.1002/adfm.201704092）

本文由材料人編輯部生物材料組Jing供稿，材料牛編輯整理。

參與生物材料話題討論或了解生物材料小組招募詳情，請加入材料人生物材料交流群（124806506）。

材料牛網專注于跟蹤材料領域科技及行業進展，這里匯集了各大高校碩博生、一線科研人員以及行業從業者，如果您對于跟蹤材料領域科技進展，解讀高水平文章或是評述行業有興趣，點我加入材料人編輯部。歡迎大家到材料人宣傳科技成果并對文獻進行深入解讀，投稿郵箱tougao@cailiaoren.com。

材料測試，數據分析，上測試谷！