董绍俊院士Adv. Funct. Mater.: 变色龙DNA模板的AgNC实现荧光可控切换！

【引言】

DNA模板的AgNC作为一种新型的荧光材料因其尺寸小，成本低，生物相容性好等优势而受到关注，广泛应用于核酸荧光探针及生物分子检测领域。早期研究表明，DNA模板的AgNC对DNA模板，溶液环境以及周围环境性质都十分敏感。通过调控DNA序列就可以实现发射荧光从蓝光到近红外的转变。并且，辅助DNA链可以很大程度改变AgNC的荧光强度。然而，绝大多数的AgNC都只有一种荧光信号，改变DNA模板时存在不可预见性，同时还伴有信号稳定性低等问题，制约了其应用与发展。变色龙AgNC具有多个发射峰，为敏感比率型靶标检测提供了新的可能，早先研究中常用的方法是改变富含C的DNA模板或将AgNC同其他荧光基团相结合的方式，存在耗时长、操作困难、制备过程复杂等不足。

本文提出了一种新型的变色龙DNA模板AgNC制备方法，通过调整DNA互补链、无荧光辅助AgNC以及镁离子，可以实现AgNC荧光从黄至红的可控切换。并且，该种变色龙DNA模板AgNC在靶标检测上显示出不俗的潜力！

【成果简介】

近日，中国科学院长春应用化学研究所的董绍俊院士（通讯作者）课题组在Advanced Functional Materials上发表了题为“A Multicolor Chameleon DNA-templated Silver Nanocluster and Its Application for Ratiometric Fluorescence Target Detection with Exponential Signal Response”的研究论文，文中报道了一种新型的变色龙DNA模板AgNC, 通过调控DNA互补链，无荧光AgNC及镁离子浓度等无损调控方式，可以使其荧光颜色在黄至红之间可控切换，弥补了早期研究的不足。另外，作者设计了多种变色龙AgNC荧光探针，实验证实其均表现出较高的灵敏度及信噪比，在靶标检测领域将有良好的应用前景。

【图文导读】

示意图 1

变色龙AgNC受DNA互补链、无荧光AgNC及镁离子调控时，荧光颜色发生变化

图1：变色龙AgNC的荧光性质

A) A20-C55-NC 和 C55-NC在PB溶液中的荧光激发光谱及发射光谱；

B, C) A20-C55-NC 及其与 T20, C55-T20-NC 和 C34-T20-NC分别杂交后的荧光光谱及紫外下照片对比。

图2：变色龙AgNC的结构变化表征

A) 图中6种不同样品的紫外吸收光谱;

B) A20-C55-NC 及其与相关辅助AgNC在PB溶液中的CD谱图。

图3：任意链替换辅助链对变色龙AgNC的影响

A, B) RS-C55-NC及其与 C34-PC-NC 或 C-RS后的荧光光谱图及紫外辐射后照片；

C)杂交AgNC模板的凝胶电泳分析图；

D) RS-C55-NC同 C34-PC-NC 和 C-RS 在 PB 溶液中反应的荧光动力学图。

图4：镁离子对变色龙荧光的影响

A) A20-C55-NC和C55-NC 在含有镁离子的 Mg-PB溶液中的荧光激发光谱及发射光谱；

B, C) A20-C55-NC 及其与 T20, C55-T20-NC 和 C34-T20-NC在Mg-PB溶液中分别杂交后的荧光光谱及紫外下照片对比；

D) RS-C55-NC同 C34-PC-NC 和 C-RS 在 Mg-PB 溶液中反应的荧光光谱图及紫外辐射后照片。

图5：变色龙AgNC用于比率型DNA靶标检测

A, D) RS-C55-NC + C34-PC-NC和C55-MB-NC分别同不同浓度的C-RS和C-MB混合后荧光的变化；

B, E) RS-C55-NC + C34-PC-NC 和 C55-MB-NC 分别混合不同量 C-RS和C-MB的荧光比值FIY/FIR与浓度的关系曲线；

C,F) RS-C55-NC + C34-PC-NC的荧光比率与C-RS浓度关系曲线的校正，C55-MB-NC与 C-MB浓度曲线的平方根。

示意图2：变色龙检测目标DNA机理

A) 使用双链DNA的变色龙AgNC作为探针；

B) 使用发夹结构状的变色龙AgNC作为探针。

【小结】

本文合成了一种新型的变色龙DNA模板AgNC荧光材料，不同于早期AgNC的信号不稳定，荧光转变具有不可预见性等，该变色龙DNA模板AgNC可以通过多种无损调控方式实现荧光从黄至红的可控切换。这种变色龙DNA模板的AgNC惊人的荧光性质，使其有望应用到靶标检测等领域。

文献链接：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）

本文由材料人编辑部生物材料组Jing供稿，材料牛编辑整理。

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