1. IntroductionFluorescent metal na

1. Introduction
Fluorescent metal nanoclusters (NCs) are small atom assemblies (e.g., Au, Ag and Cu nanoclusters) that consist of a few to a hundred atoms. Since the size of NCs approaches the Fermi wavelength of an electron, they show discrete, size-tunable electronic transition and strong fluorescence emission [1]. Fluorescent metal nanoclusters are usually prepared by a biomineralization manner, in which biomolecules (e.g. small thiol-molecule, polymer, protein and nucleic acid) are used as templates to mediate the formation of NCs [2], [3], [4], [5], [6], [7] and [8]. Among them, due to excellent molecule recognition properties, cost-effectiveness, and high affinity for some metal ions, DNA has been recognized as a good template in synthesis of fluorescent metal nanoparticles [9], [10], [11] and [12]. For instance, since the first successful demonstration of DNA templated silver nanoclusters (AgNCs) by Dickson’s group in 2004 [13], DNA-AgNCs with different fluorescence emission have been widely studied and successfully applied for biosensing and bioimaging [14], [15], [16], [17], [18] and [19]. In 2010, Mokhir et al. have reported that the dsDNA could act as an efficient template for preparing fluorescent copper nanoparticles (CuNPs) at a low concentration of CuSO4[20]. Subsequently, our group has systematically investigated the effect of sequence type and sequence composition on the formation of fluorescent CuNPs. The results showed that single stranded poly-(thymine) DNA could also template CuNPs with excellent fluorescence, while dsDNA-templated CuNPs was poly(AT-TA)-dependence formation [21] and [22]. More importantly, the synthesis of DNA-CuNPs was highly efficient and could be completed within several minutes under ambient conditions, which facilitated the wide application of DNA-CuNPs in biochemical analysis [23], [24], [25], [26], [27], [28] and [29]. However, these NCs are not without their drawbacks. The main one is their heterogeneous populations within one sample. In addition, the stability of DNA-CuNPs and the synthetic efficiency of DNA-AgNCs are dissatisfactory, which restrict their practical application far from the laboratory.

Meanwhile, gold nanoclusters (AuNCs), another example of fluorescent metal nanoclusters, have attracted great attention in the field of biochemical analysis due to its biocompatibility and photostability. It has been successfully applied to various systems studied in the academic labs and perhaps they are being developed into real products now. Unlike successful synthetic strategies and fluorescence tunability of AgNCs and CuNPs with different DNA templates, the use of DNA as a template for preparing fluorescent AuNCs has been reported in relatively few studies. Lately, DNA-AuNCs with red emission has been synthesized using dimethylamine borane (DMAB) as reducing agent [30], [31] and [32]. Blue emitting AuNCs templated by poly-(cytosine) DNA at low pH and poly-(adenine) DNA at neutral pH were also synthesized by Liu’s group [33]. However, all of these syntheses require a fairly long reaction time and complicated process, which might discourage its practical applications. Therefore, it is still a challenging problem to develop rapid and efficient strategies for synthesizing stable fluorescent DNA-AuNCs. Inspired by this challenge, herein we hope to develop a facile and fast strategy for synthesizing DNA-AuNCs and then apply them for practical application. In this strategy, different single stranded DNAs were firstly investigated for synthesizing DNA-AuNCs with (4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid) HEPES as reductant. The synthetic process was depicted in Scheme 1, the stock solutions of DNA were pre-incubated with reduction of HEPES in PBS buffer. Then, a certain amount HAuCl4 was added to initiate the synthesis of DNA-AuNCs. This reaction could be completed within 5 min under ambient conditions. After the effective template was identified, this high fluorescence-emissive DNA-AuNCs was employed as a label-free optical probe for Hg2+ ions detection based on Hg2+ induced fluorescence quenching. Compared with reported methods, this method is mild, fast, and without complex operations and design. Moreover, this nano-material is more suitable as a fluorescence probe for practical application due to its facile synthetic process.

Kết quả (Việt) 1:

1. giới thiệuFluorescent metal nanoclusters (NCs) are small atom assemblies (e.g., Au, Ag and Cu nanoclusters) that consist of a few to a hundred atoms. Since the size of NCs approaches the Fermi wavelength of an electron, they show discrete, size-tunable electronic transition and strong fluorescence emission [1]. Fluorescent metal nanoclusters are usually prepared by a biomineralization manner, in which biomolecules (e.g. small thiol-molecule, polymer, protein and nucleic acid) are used as templates to mediate the formation of NCs [2], [3], [4], [5], [6], [7] and [8]. Among them, due to excellent molecule recognition properties, cost-effectiveness, and high affinity for some metal ions, DNA has been recognized as a good template in synthesis of fluorescent metal nanoparticles [9], [10], [11] and [12]. For instance, since the first successful demonstration of DNA templated silver nanoclusters (AgNCs) by Dickson’s group in 2004 [13], DNA-AgNCs with different fluorescence emission have been widely studied and successfully applied for biosensing and bioimaging [14], [15], [16], [17], [18] and [19]. In 2010, Mokhir et al. have reported that the dsDNA could act as an efficient template for preparing fluorescent copper nanoparticles (CuNPs) at a low concentration of CuSO4[20]. Subsequently, our group has systematically investigated the effect of sequence type and sequence composition on the formation of fluorescent CuNPs. The results showed that single stranded poly-(thymine) DNA could also template CuNPs with excellent fluorescence, while dsDNA-templated CuNPs was poly(AT-TA)-dependence formation [21] and [22]. More importantly, the synthesis of DNA-CuNPs was highly efficient and could be completed within several minutes under ambient conditions, which facilitated the wide application of DNA-CuNPs in biochemical analysis [23], [24], [25], [26], [27], [28] and [29]. However, these NCs are not without their drawbacks. The main one is their heterogeneous populations within one sample. In addition, the stability of DNA-CuNPs and the synthetic efficiency of DNA-AgNCs are dissatisfactory, which restrict their practical application far from the laboratory.Meanwhile, gold nanoclusters (AuNCs), another example of fluorescent metal nanoclusters, have attracted great attention in the field of biochemical analysis due to its biocompatibility and photostability. It has been successfully applied to various systems studied in the academic labs and perhaps they are being developed into real products now. Unlike successful synthetic strategies and fluorescence tunability of AgNCs and CuNPs with different DNA templates, the use of DNA as a template for preparing fluorescent AuNCs has been reported in relatively few studies. Lately, DNA-AuNCs with red emission has been synthesized using dimethylamine borane (DMAB) as reducing agent [30], [31] and [32]. Blue emitting AuNCs templated by poly-(cytosine) DNA at low pH and poly-(adenine) DNA at neutral pH were also synthesized by Liu’s group [33]. However, all of these syntheses require a fairly long reaction time and complicated process, which might discourage its practical applications. Therefore, it is still a challenging problem to develop rapid and efficient strategies for synthesizing stable fluorescent DNA-AuNCs. Inspired by this challenge, herein we hope to develop a facile and fast strategy for synthesizing DNA-AuNCs and then apply them for practical application. In this strategy, different single stranded DNAs were firstly investigated for synthesizing DNA-AuNCs with (4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid) HEPES as reductant. The synthetic process was depicted in Scheme 1, the stock solutions of DNA were pre-incubated with reduction of HEPES in PBS buffer. Then, a certain amount HAuCl4 was added to initiate the synthesis of DNA-AuNCs. This reaction could be completed within 5 min under ambient conditions. After the effective template was identified, this high fluorescence-emissive DNA-AuNCs was employed as a label-free optical probe for Hg2+ ions detection based on Hg2+ induced fluorescence quenching. Compared with reported methods, this method is mild, fast, and without complex operations and design. Moreover, this nano-material is more suitable as a fluorescence probe for practical application due to its facile synthetic process.

Kết quả (Việt) 2:

1. Giới thiệu
nanoclusters kim loại đèn huỳnh quang (NCS) là nhỏ cụm nguyên tử (ví dụ, Au, Ag và Cu nanoclusters) mà bao gồm một vài đến một trăm nguyên tử. Vì kích thước của NCS tiếp cận các bước sóng Fermi của electron, họ cho thấy rời rạc, chuyển tiếp điện tử kích thước-du dương và phát xạ huỳnh quang mạnh [1]. Nanoclusters kim loại đèn huỳnh quang thường được chuẩn bị bởi một cách biomineralization, trong đó phân tử sinh học (ví dụ nhỏ thiol-phân tử polymer, protein và axit nucleic) được sử dụng làm mẫu để hòa giải sự hình thành của NCS [2], [3], [4], [5], [6], [7] và [8]. Trong số đó, do đặc tính tuyệt vời công nhận phân tử, chi phí-hiệu quả, và có ái lực cao đối với một số ion kim loại, DNA đã được công nhận như là một mẫu tốt trong tổng hợp của các hạt nano kim loại huỳnh quang [9], [10], [11] và [12 ]. Ví dụ, kể từ khi các cuộc biểu tình thành công đầu tiên của DNA templated nanoclusters bạc (AgNCs) bởi nhóm Dickson vào năm 2004 [13], DNA-AgNCs với phát xạ huỳnh quang khác nhau đã được nghiên cứu rộng rãi và áp dụng thành công cho cảm ứng sinh học và bioimaging [14], [15] , [16], [17], [18] và [19]. Trong năm 2010, Mokhir et al. đã báo cáo rằng dsDNA có thể hoạt động như một mẫu hiệu quả cho việc chuẩn bị các hạt nano đồng huỳnh quang (CuNPs) ở nồng độ thấp của CuSO 4 [20]. Sau đó, nhóm chúng tôi đã có hệ thống nghiên cứu tác động của các loại trình tự và thành phần tự trên sự hình thành của CuNPs huỳnh quang. Kết quả cho thấy bị mắc kẹt poly- (thymine) DNA đơn có thể cũng CuNPs mẫu với huỳnh quang tuyệt vời, trong khi CuNPs dsDNA-templated là poly (AT-TA) -dependence hình [21] và [22]. Quan trọng hơn, sự tổng hợp DNA-CuNPs là rất hiệu quả và có thể được hoàn tất trong vòng vài phút trong điều kiện môi trường xung quanh, trong đó tạo điều kiện cho các ứng dụng rộng rãi của DNA-CuNPs trong phân tích sinh hóa [23], [24], [25], [26] , [27], [28] và [29]. Tuy nhiên, các NCS không phải không có nhược điểm của họ. Các chính là một quần thể không đồng nhất của họ trong một mẫu. Ngoài ra, sự ổn định của DNA-CuNPs và hiệu quả tổng hợp của DNA-AgNCs là không còn thỏa mãn, hạn chế ứng dụng thực tế của họ xa khỏi phòng thí nghiệm.

Trong khi đó, nanoclusters vàng (AuNCs), một ví dụ khác của nanoclusters kim loại huỳnh quang, đã thu hút sự chú ý lớn trong lĩnh vực phân tích sinh hóa do biocompatibility và photostability của nó. Nó đã được áp dụng thành công hệ thống khác nhau được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm học tập và có lẽ họ đang được phát triển thành sản phẩm thực tế hiện nay. Không giống như các chiến lược tổng hợp thành công và huỳnh quang tunability của AgNCs và CuNPs với các mẫu DNA khác nhau, việc sử dụng DNA làm mẫu để chuẩn bị AuNCs huỳnh quang đã được báo cáo trong một số ít nghiên cứu. Gần đây, DNA-AuNCs với khí thải màu đỏ đã được tổng hợp bằng cách sử dimetylamin borane (DMAB) như giảm tác nhân [30], [31] và [32]. AuNCs phát ra màu xanh templated bởi poly- (cytosine) DNA ở độ pH thấp và (adenine) ADN polymerase ở pH trung tính cũng đã được tổng hợp bởi nhóm của Liu [33]. Tuy nhiên, tất cả các tổng hợp đòi hỏi một thời gian phản ứng và quá trình phức tạp khá dài, mà có thể ngăn cản các ứng dụng thực tế của nó. Do đó, nó vẫn còn là một vấn đề thách thức để phát triển các chiến lược nhanh chóng và hiệu quả để tổng hợp ổn định huỳnh quang DNA-AuNCs. Lấy cảm hứng từ thách thức này, ở đây chúng tôi hy vọng để phát triển một chiến lược dễ dãi và nhanh chóng để tổng hợp DNA-AuNCs và sau đó áp dụng chúng cho các ứng dụng thực tế. Trong chiến lược này, khác nhau DNA bị mắc kẹt duy nhất được trước hết là điều tra để tổng hợp DNA-AuNCs với (4- (2-hydroxyethyl) axit -1-piperazineethanesulfonic) HEPES là chất khử. Quá trình tổng hợp đã được mô tả trong Đề án 1, các giải pháp chứng khoán của DNA được trước ủ với giảm HEPES trong PBS đệm. Sau đó, một số tiền nhất định HAuCl4 đã được thêm vào để bắt đầu quá trình tổng hợp DNA-AuNCs. Phản ứng này có thể được hoàn thành trong vòng 5 phút trong điều kiện môi trường xung quanh. Sau khi các mẫu có hiệu quả đã được xác định, đây huỳnh quang phát xạ cao DNA-AuNCs đã được sử dụng như một máy dò quang nhãn miễn phí cho Hg2 phát hiện các ion + dựa trên Hg2 + gây ra huỳnh quang dập tắt. So với các phương pháp báo cáo, phương pháp này là nhẹ, nhanh chóng, và không có hoạt động phức tạp và thiết kế. Hơn nữa, đây nano-vật liệu là phù hợp hơn như là một đầu dò huỳnh quang cho các ứng dụng thực tế do quá trình tổng hợp dễ dãi của mình.

Kết quả (Việt) 3:

1. ProfileĐoàn nano kim loại nhóm huỳnh quang (NCS) là thành phần nguyên tử nhỏ (ví dụ, AU, bạc và củ nanoclusters), bao gồm một nguyên tử.Do kích thước nano với bước sóng của điện tử, chúng rời rạc, cho thấy kích thước của điều chỉnh chuyển điện tử và mạnh mẽ phát xạ huỳnh Quang [1].Đoàn nano kim loại nhóm huỳnh quang thường là qua cách chuẩn bị sinh học, trong đó có phân tử sinh học (như phân tử nhỏ mercaptan, polymer, protein và axit nucleic) như mẫu để hòa giải hình thành hệ thống [2], [3], [4], [5], [6], [7] và [8].Một trong những màn trình diễn tuyệt hảo, do phân tử nhận ra lợi ích, chi phí, và một số ion kim loại lực tương tác cao, DNA đã được xác định là một người mẫu tốt của Huỳnh Kim loại tổng hợp [9], [10], [11] và [12].Ví dụ, do mẫu ADN nano bạc cho đoàn thành công đầu tiên của nhóm diễn của (agncs) by Dickson Group in 2004 [13], với khác biệt DNA huỳnh quang agncs đã tiến hành nghiên cứu rộng rãi và thành công trong việc áp dụng nó cảm nhận và sinh vật hình ảnh [14], [15], [16], [17], [18] và [19].Năm 2010, mokhir et al.Có tin cho biết có thể là một cách hiệu quả, DNA mẫu chuẩn bị đồng Huỳnh Quang (CuNPs) ở nồng độ thấp sulfate đồng [20].Sau đó, chúng tôi nghiên cứu và trình tự chuỗi kiểu nhóm gồm Huỳnh Quang đồng ảnh hưởng của nano được hình thành.Kết quả cho thấy, poly (Thymine) mẫu DNA tổng hợp, cũng có những ưu việt của Huỳnh Quang, và sợi đôi mẫu DNA tổng hợp poly (at-ta) phụ thuộc vào hình dạng [21] và [22].Quan trọng hơn, tổng hợp DNA tổng hợp cao, hiệu quả, nhưng trong vài phút. Điều kiện môi trường, nâng tổng hợp DNA, trong phân tích hóa học ứng dụng [23], [24], [25], [26], [27], [28] và [29].Tuy nhiên, hệ thống này cũng không phải là không có khuyết điểm.Chủ yếu là một loài trong họ đồng phân của là một mẫu thử.Bên cạnh đó, tổng hợp DNA, ổn định và hiệu quả tổng hợp DNA agncs sai, hạn chế được áp dụng vào thực tế của phòng thí nghiệm.Trong khi đó, đoàn nano vàng cụm (AuNCs), cũng như đoàn nano kim loại nhóm huỳnh quang, đã gây ra mối quan tâm lớn trong lĩnh vực sinh học, phân tích, due to its tốt khả năng tương thích sinh học và sự ổn định.Nó đã thành công trong việc áp dụng hệ thống các nghiên cứu học ở phòng thí nghiệm, có thể họ đang phát triển sản phẩm thực sự, ngay bây giờ.Với thành công chiến lược tổng hợp khác nhau và AgNCs mẫu DNA tổng hợp hiệu suất sử dụng như mẫu DNA huỳnh quang, huỳnh quang huỳnh quang đã chuẩn bị tương đối ít thường xuyên hơn nghiên cứu báo cáo.Gần đây, màu đỏ huỳnh quang tổng hợp DNA phóng sử dụng dimetyl amin (DMAB) là chất khử [30], [31] và [32].Huỳnh quang màu xanh sáng mẫu DNA từ poly (Cytosine) ở thấp hơn giá trị pH và poly (adenine) DNA ở pH trung tính và do lưu Group [33] Tổng hợp.Tuy nhiên, tất cả những người máy đó cần một thời gian dài và quá trình phản ứng phức tạp, nó có thể sẽ cản trở những ứng dụng thực tế.Vì vậy, nó vẫn là phát triển nhanh, hiệu quả của chính sách ổn định AuNCs huỳnh quang tổng hợp DNA một thách thức vấn đề.Được lấy cảm hứng từ những thách thức này, chúng tôi muốn phát triển một cách đơn giản và nhanh AuNCs tổng hợp DNA và sẽ áp dụng chính sách của ứng dụng trong thực tế.Chiến lược ở nên trong nghiên cứu tổng hợp DNA, trước tiên. AuNCs with different DNAs (4 - (2 - hydroxyethyl) - piperazine etan sulfonate) HEPES phục hồi.Quá trình tổng hợp pháp ở Miêu tả là 1, DNA tiến hành pre - nở trên PBS đệm giảm.Sau đó, một số tiền nhất định của chloroauric acid thêm vào hoạt động tổng hợp DNA huỳnh quang.Phản ứng này có thể trong 5 phút nữa là xong, trong điều kiện môi trường.Trong nhận dạng mẫu này có hiệu quả cao phát xạ huỳnh quang, huỳnh quang của DNA là không được đánh dấu đầu dò quang học dựa trên Hg2+ ion thủy ngân gây phát huỳnh quang.So với báo cáo phương pháp, cách này nhẹ và nhanh, không có hoạt động phức tạp và thiết kế.Bên cạnh đó, vật liệu nano này phù hợp hơn với đầu dò như Huỳnh Quang, due to its rõ ràng của quá trình tổng hợp của các ứng dụng thực tế.