5种不同ssDNA-Ag NCs的激发光谱和发射光谱
模板法是以一定的材料为基质或模型来合成具有特殊立体结构或具有特殊功能的贵金属纳米团簇的方法，是目前最常用的方法之一。常用来合成贵金属纳米团簇的模板一般为聚合物和生物大分子等。聚合物是最早被用来合成贵金属纳米团簇的模板。
聚磷酸盐(polyphosphate)首次被报道用作保护基团以防止Ag NCs聚合。此后，学者们开始致力于寻找更多能够用于合成贵金属纳米团簇的聚合物，先后发现了聚苯胺(polyaniline，PANI)、聚酰胺氨型树状大分子(poly(amidoamine)，PAMAM)、聚N-异丙基丙烯酸-2-羟乙基丙烯酸酯(poly(N-isopropylacryl-amide-acrylicacid-2-hydroxyethyl acrylate, poly(NIPAM-AA_HEA)))、聚乙醇胺(polyethylenimine，PEI)、聚甘油-b-聚丙烯酸(polyglycerol-block-poly(acrylic acid)，PG-b-PAA)等。虽然这些聚合物能够有效防止贵金属纳米团簇的聚合，但是模板的制备方法复杂、耗时长等缺点给贵金属纳米团簇的合成带来困难。
2008年，Shang等利用一种普通的聚合电解质：聚甲基丙烯酸(poly(methacrylic acid)，PMAA)作为模板与新鲜的AgNO3溶液混合放置黑暗中10 min， 然后在365 nm紫外光下以合适的时间间隔照射，溶液明显由无色变成暗红色，得到了量子产率为18.6%的Ag NCs。作为模板，PMAA有明显的优势：(1) 具有负电荷的羧酸可以有效地结合Ag+；(2) PMAA-Ag NCs应用范围广；(3) PMAA的甲基疏水区有利于Ag NCs的合成。
聚合物不但能很好地控制贵金属纳米团簇的粒径，作为衣壳还能防止外界物质对贵金属纳米团簇的荧光猝灭作用。近几年学者们发现生物大分子如蛋白质和核酸也可以作为合成贵金属纳米团簇的模板。
蛋白质或多肽作为模板包被的贵金属纳米团簇具有良好的发展前景和广阔的应用空间。利用 Ag+与赖氨酸(K)、天冬氨酸(D)和半胱氨酸(C)之间的强亲合力，Yu 等合成了多肽包被的Ag NCs，该多肽(HDCNKDKHDCNKDKHDCN)含有丰富的K、D和C，能有效地结合Ag+，防止Ag NCs的氧化和聚集。该贵金属纳米团簇吸收和发射光谱分别在400 nm和630 nm处达到最大。该研究小组将包被的Ag NCs导入活细胞内，发现此贵金属纳米团簇在细胞质内仍有较强的荧光，并且在一些细胞器中表现很强的染色功能。
2009年Xie等报道了一种简便、“绿色”的合成方法，他们利用牛血清白蛋白(bovine serumalbumin，BSA)作为模板在生理温度下合成了红色荧光的BSA-Au NCs(λem max=640 nm，QY≈6%)，粒径<为0.8 nm，并且在液态和固状下都具有很高的稳定性。最近，Wei等合成了粒径<为1 nm的Au NCs (λem max=657 nm，QY≈5.6%)，该Au NCs采用溶菌酶(lysozyme)作为壳层分子，具有较好的稳定性。
DNA的碱基与金属阳离子之间也具有很强的亲合力。早在20世纪60年代Yamane就发现 DNA与Ag+之间有很强的亲合力。他发现在小牛胸腺DNA溶液中加入Ag+后，DNA的吸收光谱变化，并推断Ag+可能与碱基结合。此后的研究学者们进行了更深一步研究，最后证明Ag+能够与碱基的某些N和O-子形成比较稳定的N-Ag+和O-Ag+键。近来，Dickson和 Petty研究小组在利用寡聚核苷酸作为模板合成Ag NCs的研究上做了大量工作。他们证明了Ag+与碱基的结合至少存在两种模式：当Ag+： bases浓度< 0.2时，Ag+通过N或π电子与嘌呤结合；当0.2 <Ag+：bases浓度< 0.5时，Ag+通过N与嘌呤或嘧啶形成弱的结合。当 Ag+与碱基结合后利用NaBH4还-Ag+形成寡聚核苷酸包被的Ag NCs。
该小组利用寡聚胞嘧啶C12为模板合成了两种在红光和近红外处有发射的Ag NCs(QY =17%，荧光寿命2.6 ns，摩尔消光系数3.2×10-5 M-1·cm-1)，它们在650nm和700nm处分别有最大激发和最大发射波长，凝胶电泳结合质谱分析表明这是由于Ag2NCs和Ag3NCs共存引起的。Antoku在他的博士论文实验中利用同样的模板合成了4种不同粒径的AgnNCs(n =2-5)，分别在不同的激发波长处有明亮的蓝色(n=5，λem max= 480 nm)、绿色(n=4，λem max=525nm)、红色(n=3，λem max=650nm)和近红外荧光(n =2，λem max = 720nm)。
最近，该小组设计了5组不同的寡聚核苷酸序列，利用DNA微阵列高通量地进行结果分析，确定合成Ag NCs的最佳序列。这5种不同序列合成的AgNCs具有不同颜色的荧光：(a) 5’-CCCTTTAACCCC-3’表现蓝色荧光，(b)5’-CCCTCTTAACCC-3’表现绿色荧光，(c) 5’-CCCTTAATCCCC-3’表现黄色荧光，(d)5’-CCTCCTTCCTCC-3’表现红色荧光，(e) 5’-CCCTAACTCCCC-3’表现近红外荧光。
以(a)(b)两种寡核苷酸为模板合成的Ag NCs的稳定性较差，其余三种皆在单分子生物标记方面展现了很大的潜力。该小组还发现加长的寡核苷酸链(5’-AATTC12AATT-3’，pH = 7)的量子产率可以提高30%。在此基础上，ONeill研究小组分别利用环部含不同数目的胞嘧啶的茎环结构(TATCCGT-Cn-ACGGATA，n =3-12)合成了性质稳定的DNA-AgNCs。Au3+虽然也能与腺嘌呤核苷酸结合，但是利用DNA为模板合成Au NCs的方法却鲜见报道。
生物大分子如蛋白质和核酸是合成贵金属纳米团簇的理想载体。它们不仅能起到合成和稳定贵金属纳米团簇的作用，更为贵金属纳米团簇提供了良好的生物相容性，使得在后期的生物标记和医学诊断方面有更为突出的优势。