开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）
近些年来，贵金属纳米簇（NCs）在纳米科学和纳米技术等诸多领域中逐渐成为一种应用广泛的纳米材料。贵金属纳米簇通常由几个到几百个原子组成，其大小介于单个原子和纳米晶体之间，核簇直径小于2nm；当金属纳米颗粒粒径减小到接近电子的德布罗意波长时，纳米粒子的等离子体共振效应消失，能级谱带变得不连续，形成类分子的分裂能级，电子可在各能级之间跃迁，发射出具有尺寸依赖性的荧光，它的荧光发射光谱可在近红外到可见光区内调节，具有优良的荧光特性。由于金属原子的自由电子被限制，电子的集体震荡被阻碍，具有区别于大颗粒金属纳米粒子和块状金属的特殊性质，如强光致发光性、良好的耐光性、生物相容性、超小尺寸等；这些独特的性质使得贵金属纳米簇成为构建荧光传感平台的理想纳米材料，在疾病诊断与检测、细胞成像、生物示踪、环境检测、生物传感等方面具有广阔的发展前景。目前，已报道的贵金属纳米簇有金纳米簇（Au NCs）、银纳米簇（Ag NCs）和铜纳米簇（Cu NCs），相比于Au NCs和 Ag NCs，Cu NCs 的报道较少，铜的价格比金和银便宜, 具有与金和银相似的性能，合成 Cu NCs 的前体更容易从市场上购买到，因此Cu NCs 的研究已引起人们的广泛兴趣，在本实验中用到的金属纳米簇也是铜纳米簇。
铜纳米簇具有荧光性质、双光子吸收性质和聚集诱导发光性质。荧光性质是铜纳米簇的重要性质之一；近年来，科研工作者一直致力于制备各种水溶性的铜纳米簇，其发射光可从红到蓝。铜纳米簇的发光一般归因于其电子占据 d 能带与德布罗意波长以上能级之间的电子转移，如 sp 能带；或者是最高占据分子轨道 HOMO 与最低占据分子轨道 LUMO 能隙间的电子跃迁。双光子吸收(TPA)是指物质的一个分子同时吸收两个相同或不同频率的光子的过程，将分子从基态激发至高能态，目前只能在强激光作用下发生，是一种强激光下光与物质相互作用的现象；与单光子激发相比，双光子激发表现出诸多优势：它可以有效增加组织穿透深度，大大提高空间分辨率，最大限度地降低了背景荧光，尤其适合生物体内成像和光动力学治疗。聚集诱导发光是指一类在溶液中不发光的分子在聚集状态下发光的现象，这种有趣的现象多见于某些有机分子，而罕见于荧光纳米簇。一般荧光分子在稀溶液中荧光强度较大，而在聚集状态或者固态时，荧光强度由于荧光分子间的相互作用产生大量非辐射失活降低，而聚集诱导发光分子，因其特殊的分子结构，分子堆叠方式也因之不同，在某种程度上减小了分子间的相互作用，也限制了分子在聚集态的内转动，较好的抑制了非辐射失活过程，最终导致聚集诱导发光分在聚集状态下荧光强度远大于在稀溶液中的荧光强度。
目前, 金属纳米簇的制备方法大致分为两种，其一是自下而上法，通常在溶液中进行，以量子点或金属离子为前驱体，通过调节反应条件获得不同性质和粒径的金属纳米簇，反应条件可以选择不同类型的配体，不同种类的还原剂，适当的反应时间、反应温度和 pH 值，适当的配体与金属盐的摩尔比等。适宜的反应条件对金属纳米簇的合成至关重要，用于还原 金属离子的常见还原剂有抗坏血酸钠、硼氢化钠、水合肼和四羟甲基氯化膦(THPC)等。用于支架金属纳米簇的常见配体有多肽、蛋白质、氨基酸、寡聚核苷酸 DNA、聚合物和巯基化合物等。自下而上的合成方法一般可分为模板合成法光致还原法、超声化学合成、固相合成、微乳技术、微波合成、电化学合成和辐射分解法等。其二是自上而下法，即刻蚀法，主要基于配体与金属原子间强相互作用，利用配体诱导刻蚀，使得大颗粒纳米粒子破碎溶解，从而粒径变小，得到金属纳米簇。铜纳米簇的合成除了以上介绍的方法外，根据反应条件不同，还有光还原法、超声化学合成法、微波合成法等。铜纳米簇由于其独特的物理化学性质，因其具有超小尺寸、生物相容、低毒性和荧光性质等特点，被广泛的应用于金属离子、pH、小分子物质、蛋白质和核酸等的检测和生物标记成像。
金属有机骨架（MOFs）是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。MOFs呈现出目前最高的比表面积，最低的晶体密度以及可调节的孔尺寸和功能结构，使MOFs可以实现一些特殊的应用，包括气体的储存与分离，催化以及药物的缓释等。通过在有机配体中引入功基团或者利用MOFs作为主体环境引入活性组分，合成功能化的MOFs材料，可以大大拓展其应用范围。
金属有机骨架材料是利用含氧、氮等多齿有机配体与金属离子通过自组装形成的具有周期性网络结构的一类沸石材料。在本实验中用到的金属有机骨架是ZIF-8；分子筛-咪唑骨架（ZIFs）是金属有机骨架（MOFs）的一个子类，它是一种新型的结晶多孔材料，结合了分子筛和MOFs的高性能，如结晶度、微孔、高表面积和优异的热稳定性和化学稳定性；ZIF-8作为ZIFs有代表性的一种骨架结构，是由金属Zn离子与甲基咪唑酯中的N原子相连形成，在众多ZIFs材料中，ZIF-8因其晶体构造相对简单，具有较好的稳定性和相对大的孔容，再加之原料易得、成本低廉，成为目前研究最广泛的ZIFs材料。
在本实验中，通过将Cu NCs和ZIF-8进行杂化来实现对磷酸腺苷物种的识别。三磷酸腺苷 (ATP) 是一种以次黄嘌呤核苷酸为底物，经生物发酵技术制得的一种高能化合物，是生物体内组织细胞一切生命活动所需能量的直接来源，被誉为细胞内能量的“分子通货”，能够储存和传递化学能，参与体内蛋白质、脂肪、糖和核酸的代谢；ATP作为最重要的能量分子在细胞的各种生理、病理过程中起着重要作用，可以作为细胞活性的一个重要标志物；ATP也常作为检测微生物污染的一个指标，通过检测ATP含量，可以检测食品、水、药品、化妆品等的微生物污染情况。通过监测活细胞线粒体内ATP含量的变化可以预测各种药物、生物制剂或生物活性物质引起的细胞杀伤、细胞抑制和细胞增殖作用。实验的初步设想是：首先，通过磷酸腺苷中的羟基与ZIF-8中的氮原子形成氢键使磷酸腺苷与纳米铜簇结合，纳米铜簇结合磷酸腺苷后，会发生荧光强弱的改变，由于ATP、ADP和AMP中所含羟基的数目不同，因此ATP、ADP和AMP与纳米铜簇结合的紧密程度不同，对纳米铜簇荧光强弱的改变也不同，通过测定纳米铜簇与磷酸腺苷结合后的荧光强度，可以对磷酸腺苷物种进行识别。
参考文献：
1.Wei-Hai C , Vaacute;zquez-Gonzaacute;lez Margarita, Amani Z , et al. Biocatalytic cascades driven by enzymes encapsulated in metal–organic framework nanoparticles[J]. Nature Catalysis, 2018.
2.Liu C L , Wu H T , Hsiao Y H , et al. Insulin-Directed Synthesis of Fluorescent Gold Nanoclusters: Preservation of Insulin Bioactivity and Versatility in Cell Imaging[J]. Angewandte Chemie, 2011, 50(31):7056-7060.
