点击化学最近应用于金纳米粒子的功能化及其转化为糖 - 金纳米粒子

尽管有许多挑战，但糖科学有望解开许多疾病状态的潜在新检测方法和新治疗策略的原因。在过去的二十年中，糖 - 金纳米粒子已成为糖类科学家的几种潜在新工具之一。糖 - 金纳米颗粒由金纳米颗粒核心和包含多价碳水化合物的外壳的独特结构组合组成。金核的独特物理化学性质和碳水化合物的生物功能/活性的组合使得糖 - 金纳米颗粒成为糖科学中的有价值的工具。在这篇综述中，我们介绍了使用一种点击化学的最新进展，即叠氮化物 - 炔烃Huisgen环加成，

关键词： 叠氮化物 - 炔烃Huisgen环加成; 碳水化合物; 点击化学; 糖 - 金纳米粒子; 三唑

金属纳米颗粒（NPs）具有独特的物理化学性质，近年来引起了人们的极大兴趣，并有望成为21世纪剩余时期许多生物和技术创新的基础[1]。金纳米粒子（AuNPs）是最重要和最稳定的金属纳米粒子之一[2]，在光学[3]，生物学[4]和催化[5]中具有潜在的应用价值。

碳水化合物是生命必需的分子类别之一。尽管它们涉及许多重要的生物过程，但现在已经确定的是，特定寡糖与另一种碳水化合物或更常见的与碳水化合物结合蛋白（凝集素）的结合相互作用通常较弱。为了增强这些低亲和力相互作用，寡糖通常以多价协同方式结合凝集素。这种亲合力显着大于单个单体碳水化合物 - 蛋白质相互作用的总和，有时被称为“簇糖苷”效应[6]。因此，为了研究涉及这些类型的碳水化合物 - 蛋白质相互作用的生物过程，必须以多价方式呈递碳水化合物。为此目的，已经使用了不同的支架，例如肽，蛋白质，脂质和合成聚合物[7]。

寻找用于呈现多价碳水化合物结构的更好的支架导致在AuNP的球形表面上发展碳水化合物的自组装单层（SAM）。2001年，Penadés小组报道了首次合成含有附加碳水化合物的AuNPs [8]。这些被称为“糖 - 金纳米颗粒”（GAuNPs）的系统由AuNP组成，其表面Au原子与硫醇封端的寡糖的硫醇共价连接[8]。结果发现，GAuNPs可用作糖萼的模拟物来研究碳水化合物 - 碳水化合物和碳水化合物 - 蛋白质的相互作用[9,10]。。GAuNPs的其他应用，作为各种生物分子和毒素的传感器，包括病原体如病毒和细菌的检测，也已被各组报道[11-16]。

自Penadés [8]的第一份报告以来，已经开发了许多合成GAuNPs的方法。然而，最近使用点击化学用于AuNP的功能化及其向GAuNP的转化已显着增加。在简要介绍GAuNP合成的一般方法之后，这篇简短的综述将重点介绍使用点击化学进行AuNP功能化及其转化为GAuNPs的潜在优势和问题。

合成GAuNPs的方法

通常，有三种主要方法可用于合成GAuNPs（图1）。第一种是直接方法，包括在含有硫醇端基的碳水化合物衍生物存在下还原HAuCl 4，其通常通过接头连接到还原末端（图1a）[8,14,17-27]。

第二种方法是配体交换反应，包括用硫醇连接的碳水化合物衍生物取代预形成的AuNP上的配体（图1b）。这里最常用的方法是首先合成柠檬酸盐稳定的AuNPs（Cit-AuNPs）[28]，然后用所需的巯基连接的碳水化合物衍生物代替柠檬酸盐配体[29,30]。由于Au-S（≈40kcal·mol -1）和Au-O COOH（≈2kcal ）之间的显着能量差异，Au对巯基的结合亲和力高于柠檬酸，因此AuNP表面上的配体交换受到驱动。·mol -1）相互作用[31]。

图1： 合成GAuNPs的三种主要方法。（a）在硫醇连接的糖衍生物存在下直接还原Au 3+盐，以获得尺寸小于10nm的GAuNP。（b）用巯基连接的糖衍生物在柠檬酸盐稳定的AuNP上交换柠檬酸盐分子（cit）以获得各种大小的GAuNP。（c）AuNP（配体交换后获得）与适当官能化的糖衍生物的反应。

第三种方法涉及附着于预形成的AuNP表面的配体官能团与适当官能化的碳水化合物的化学反应（图1c）。各种类型的反应，如还原胺化[32]，肟形成[33]，酰胺化[34]和全氟苯基叠氮化物（PFPA）光耦合[35,36]，已被用于用碳水化合物功能化AuNPs的表面。有关GAuNPs合成和应用的详细信息可以在Penadés和同事的评论中找到[9,26]，也可以在Compostella等人最近的综述中找到。[10]。在这方面，叠氮化物 - 炔烃点击化学是一种有吸引力的方法，可用于合成GAuNPs。

使用叠氮化物 - 炔烃Huisgen环加成来官能化AuNP

使用NCAAC进行AuNP表面改性

叠氮化物 - 炔烃Huisgen环加成反应（AAC）是有机叠氮化物和炔烃之间的1,3-偶极环加成反应，产生三唑产物[37,38]。非催化的叠氮化物 - 炔烃Huisgen环加成反应（NCAAC）非常缓慢，得到1,4-和1,5-三唑区域异构体的混合物（方案1）[39]。自引入Cu（I）催化以来，AAC的兴趣和应用在过去15年左右飙升，这导致了区域选择性和反应速率的显着改善[40,41]。Cu（I） - 催化叠氮化物 - 炔烃Huisgen环加成（CuAAC）的多功能性已经通过其坚固性，对水和氧的不敏感性以及其对多种基材的适用性得到证明。[42-44]。尽管AAC已被许多团体用于修改AuNP的表面[45-48]，但直到最近它才很少用于合成GAuNPs。