适体功能化的金纳米棒用于癌症靶向治疗的研究进展

金纳米棒(gold nanorods,GNRs)具有特殊的光学性质、较大的比表面积、出色的光热转换性能、表面易修饰等特点,在药物递送、光疗、生物成像和化学传感等领域应用十分广泛。适体是短的单链DNA或RNA片段,可特异性识别癌细胞或其表面的膜蛋白。近年来,适体功能化的GNRs在癌症靶向治疗领域显示出良好的应用前景。根据GNRs对癌症作用机制的差异,本文从光热疗法、光动力疗法、化疗和联合疗法4个方面总结了适体功能化的GNRs在癌症靶向治疗中的最新进展,并对该领域面临的主要挑战和发展趋势进行了探讨与展望。     

TiO_2/12-磷钨杂多酸/金复合纳米材料的制备及电化学性能

采用水热法制备TiO2纳米管(TNTs),然后以12-磷钨杂多酸(PTA)作为交联剂,运用光催化方法在TiO2纳米管表面负载金纳米颗粒(GNPs),从而得到新型复合纳米材料——TNTs-PTA-GNPs;借助傅立叶变换红外光谱仪,X射线衍射仪和透射电子显微镜分析了新型复合纳米材料的结构及形貌,并利用循环伏安法测试了其电化学性能.结果表明,GNPs均匀分布在TNTs表面,从而大幅度改善纳米材料的导电性;但复合纳米材料中无游离的金纳米颗粒.与此同时,TNTs-PTA-GNPs纳米材料具有良好的生物相容性,且可促进酶与电极之间的直接电子转移.     

铜掺杂对金纳米棒生长及光学性质的影响

采用金-铜共混法制备了金纳米棒,研究了铜离子存在下金纳米棒的等离子体共振吸收及形貌的变化.通过调节反应中铜离子的加入量及晶体生长过程中各反应参数,使金纳米棒复合纳米材料的形貌、长径比和光学性质得到有效控制.比较了纯金纳米棒与掺入铜的金纳米棒的光热转换性能和拉曼光谱的增强性能.结果表明,铜离子的掺杂可以有效控制金纳米棒的生长以及金纳米棒的形貌.加入铜离子的金纳米棒的光热转换效率明显低于单纯的金纳米棒,但是铜掺杂的金纳米棒在被用作拉曼基底时,表面增强拉曼性质却优于纯金纳米棒.     

基于金纳米棒的生物检测、细胞成像和癌症的光热治疗

由于金纳米棒颗粒独特的可调的表面等离子共振特性,使得金纳米棒颗粒在纳米复合材料和功能化纳米器件的构建、纳米生物技术、生物医学等领域具有广泛而重要的应用前景。本文综述了金纳米棒颗粒的生物检测、细胞成像和癌症的光热治疗方面的最新研究进展,并介绍了金纳米棒颗粒的光学性质和金纳米棒颗粒和几种主要的表面修饰方法,对金纳米棒颗粒在生物应用过程中存在的主要问题进行了讨论。     

谷胱甘肽修饰金纳米棒的制备及与Cu~(2+)的作用

制备了谷胱甘肽(GSH)功能化的金纳米棒复合材料,根据金纳米棒的等离子体吸收峰对其组装排列敏感的特性,研究了功能化的金纳米棒在不同p H值下的组装行为及与Cu2+离子作用后引起的聚集程度、排列方式和光学吸收等变化.同时,测试了纯金纳米棒和谷胱甘肽修饰的金纳米棒分别与铜离子作用后所得复合材料的光热转换性能.结果表明,相对于纯金纳米棒材料强的光热转换效应,铜离子能明显降低复合材料的光热转换效应,与其它金属离子比较,GSH修饰的金纳米棒的等离子光学特性对铜离子具有选择性的变化.     

不同结构的氧化钛纳米金复合薄膜的光伏特性

具有表面等离子体共振效应的金属和氧化物复合纳米结构被应用在染料敏化太阳能电池（DSSC）中以提高电池的光电转换效率,金属纳米粒子和氧化物薄膜的复合结构对于等离子体共振器件在电池上的效果有巨大的影响. 我们研究了不同氧化钛薄膜和纳米金复合体系（纳米金分别修饰在氧化钛薄膜的表面和下表面）的光电转换效果,其中当纳米金修饰在氧化钛薄膜表面时薄膜的紫外可见吸收增加最大. 然而,经过染料敏化之后,该体系的光电转换效率比未修饰的薄膜有所降低,而纳米金修饰在氧化钛薄膜下表面时,光电转换效率比未修饰时提高了37%,同时入射单色光子-电子转化效率（IPCE）也有相应提高. 为了进一步研究纳米金在复合薄膜中的作用,我们引入了TiO₂-Au-TiO₂的三明治体系,该体系的光电转换效率比未修饰的参比氧化钛薄膜仍有所提高. 上述研究结果表明等离子体共振器件的结构设计对于染料敏化太阳能电池的改善具有重要意义. 同时,我们对于纳米金的等离子体共振效应做了离散偶极子近似（Dipole Discrete Approximation）模拟计算,其结果支持了实验数据. 该研究对于未来太阳能电池中表面等离子体共振器件的设计具有一定指导意义.     

金纳米棒的表面改性及其在生物医学领域的应用

各向异性的金纳米棒由于具有独特的光学性质,在生物医学领域得到了日益广泛的应用。本文综述了金纳米棒的表面改性及其在生物标记与识别、生物成像、癌症诊断和光热治疗等领域中的应用。     

近红外光镊技术结合脂质体膜相变用于硅-金核壳纳米粒子热效应的研究

通过测定近红外光镊捕获的单个硅-金核壳纳米粒子对荧光标记的脂质体膜加热产生的相变,建立了一种对纳米粒子的激光热效应的三维稳态测定方法。考察了介质温度和激光功率等因素对纳米粒子热效应的影响,并对硅-金核壳纳米粒子和纳米金的光热转换效率进行了比较,结果表明硅-金核壳纳米粒子的光热转换效率最高,其表面温度和光镊激光功率呈正相关(激光功率为0.6 W时,其表面温度达200℃以上)。最后对这类核壳纳米粒子具有良好热效应的原因进行了理论分析。本文建立的方法和获得的结果有助于深入了解硅-金核壳纳米材料的热效应,并展示了这类材料在癌症光热治疗等方面的应用前景。     

壳聚糖介质金纳米盘的可控合成及生长机理

水浴加热氯金酸、壳聚糖和纳米金种子的混合液,以壳聚糖为稳定剂和还原剂成功合成了表面等离子体共振(SPR)吸收峰位可调的金纳米盘.SEM电镜图像表明纳米金盘主要为三角形和截角三角形,其边长在170 nm左右.X射线衍射分析表明金纳米盘是以{111}面为盘状面的高纯金单晶.讨论了金纳米盘的生长机理.在最佳条件下金纳米盘的面内偶极等离子共振吸收峰位于920 nm.实验结果表明通过控制壳聚糖的量、金种子的加入量、水浴温度及水浴时间可以有效地控制近红外等离子吸收峰位及吸收强度.     

二元混合表面活性剂用于窄吸收金纳米棒的无种子合成

利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和油酸钠(NaOL)二元混合表面活性剂体系, 开发了一种高质量金纳米棒(AuNRs)的无种子合成方法. 通过透射电子显微镜(TEM)、 紫外-可见-近红外吸收光谱(UV-Vis-NIR)和热成像仪对金纳米棒的形貌、 光学性质及光热性能进行了表征. 实验结果表明, 当NaOL浓度为8.21~11.5 mmol/L时, 能够获得形貌均匀的AuNRs, 其纵向表面等离子体共振吸收(LSPR)在650~1150 nm范围内可调. 该方法制得的样品具有较窄的LSPR半峰宽, 特别是在制备LSPR在近红外二区(NIR-II, 大于1000 nm)的AuNRs方面具有明显优势. 在1064 nm激光的辐照下, 金纳米棒溶液能够快速升温至67 ℃, 光热转换效率可达31.5%, 同时表现出优秀的光热稳定性, 在近红外二区光声成像和光热治疗方面具有良好的应用价值.     

聚乙二醇-金纳米棒介导的近红外光热抑菌作用

种子生长法合成纵向表面等离子体共振吸收峰为785 nm的金纳米棒,并对其表面进行聚乙二醇(PEG)修饰,研究了表面修饰PEG的金纳米棒(polyethylene glycol modified gold nanorods,PEG-GNR)的光热转化效应,并测试了其细胞毒性.以革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌、蜡状芽孢杆菌,革兰氏阴性菌大肠埃希氏菌及铜绿假单胞菌为细菌模型,详细研究了PEG-GNR在808 nm波长近红外激光照射下金纳米棒浓度和照射功率对抑菌效果的影响.结果表明,PEG-GNR对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌在近红外照射下均有较好的抑菌效果,并且抑菌效果与金纳米棒的浓度和照射功率有着密切的关系;结合荧光显微镜和透射电子显微镜对细菌坏死状况的观察,初步证实细菌对PEG-GNR有效吸收是近红外光热杀菌的关键因素.     

烟草花叶病毒介导合成三角形金纳米片

利用碱处理烟草花叶病毒的生物还原性和辅助结构导向作用,在室温下以水为溶剂直接还原氯金酸制备出三角形金纳米片。采取透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、选区电子衍射（SAED）和紫外-可见光谱仪（UV-Vis）等对所制备金纳米片的结构和性能进行了表征。结果显示,所制备三角形金纳米片为单晶,三角面为{111}晶面簇,边长在40 ~120 nm之间,厚度约为15 nm。该材料在可见光区有两个等离子共振吸收峰,在感光成像、生物检测和催化等领域具有很好的应用前景。     

2-巯基喹啉包裹的金纳米颗粒的制备及其电化学性质

纳米材料特有的尺寸效应、量子效应和表面效应使其具有许多异于常规材料的性质 ,在催化、生物传感器、微电子器件和磁性材料等诸多领域都有广泛的应用前景 [1] .已有专家预言 ,与纳米材料相关的技术将在新世纪经济发展中起主导作用 ,对其研究是目前科学研究中的热点 .金纳米颗粒是目前研究得最多的金属纳米材料体系 .传统的金纳米颗粒的制备方法以溶胶 -凝胶法为主 [2～ 4 ] ,所制备的金纳米颗粒的粒径较大 (一般大于 1 0 nm) ,粒径分布不均匀 ,易于团聚 ,因而限制了其应用 .为了解决上述问题 ,Brust等 [5]将硫醇化合物在金属表面的自组装…     

银/铂双金属中空纳米颗粒的制备及光学性质研究

通过以Ag纳米颗粒为模板的置换和沉积反应,制备了Ag/Pt双金属复合纳米颗粒.用透射电子显微镜(TEM)对颗粒的形貌、尺寸和结构进行了表征,发现复合颗粒具有中空结构.紫外可见吸收光谱(UV-Vis)研究表明,Ag/Pt双金属中空复合纳米颗粒具有单峰的表面等离子共振吸收特征,随着反应溶液中氯铂酸和硝酸银摩尔比的增加,吸收峰先红移后蓝移.表面增强拉曼光谱实验结果表明,Ag/Pt双金属复合纳米颗粒对吡啶分子具有较好的增强效果.     

聚甲基丙烯酸单层保护金纳米粒子的制备及pH响应性聚集

通过可逆断裂链转移加成聚合,制备了单分散的聚甲基丙烯酸叔丁酯,并一步水解获得了具有硫醇端基的聚甲基丙烯酸(PMAA).在还原氯金酸为金纳米粒子的同时,利用硫醇端基与金纳米粒子(GNPs)的耦合作用,一步获得了聚甲基丙烯酸单层保护的金纳米粒子.通过紫外光谱和透射电镜表征证实,金纳米粒子为单分散的球型颗粒,在水溶液中具有长期稳定性.聚甲基丙烯酸单层保护的金纳米粒子的光学性质和聚集状态,具有明显的pH响应性.在酸性条件下,由于PMAA被质子化发生疏水性转变,聚合物链收缩聚集,促使金纳米粒子之间互相靠近并聚集,其表面等离子共振吸收峰发生红移.从酸性调节为碱性后,(PMAA-@-GNPs)能重新分散,吸收峰发生蓝移.在多次循环后,溶液的光学信号能可逆互变且变化不大.     

金纳米粒子杂化超分子水凝胶的制备与性能

在制备水溶性硫辛酸酯封端的甲氧基聚乙二醇-聚己内酯嵌段共聚物(MPEG-PCL-ALA)单层包覆金纳米粒子的基础上, 在水溶液中, 利用α-环糊精(α-CD)与单层包覆金纳米粒子的包合作用构建杂化超分子水凝胶. 透射电子显微(TEM)照片显示, 金纳米粒子的尺寸为6～8 nm. X射线衍射测试表明, 所制备的水凝胶中含有α-环糊精与MPEG-PCL嵌段共聚物包合形成的多聚准轮烷的特征衍射峰(2θ＝19.7°). 紫外-可见吸收光谱显示, 单层包覆金纳米粒子的水溶液及其与α-CD包合形成的水凝胶在525 nm处均出现表面等离子共振吸收峰, 单层包覆金纳米粒子溶液存放3个月后, 其表面等离子共振吸收峰未发生明显红移, 表明单层包覆金纳米粒子的水溶液具有较好的稳定性.     

金纳米棒——从可控制备与修饰到纳米生物学与生物医学应用

金纳米棒因其独特的光学活性(纵向和横向两个等离子体共振吸收峰,可调范围从可见光区到近红外区)、长径比可调,表面易于修饰,生物相容性良好而使得其在纳米生物学和生物医学等领域具有广泛的应用前景。金纳米棒的合成及表面修饰直接决定着其物理化学性质,进而影响其生物相容性及其在生物医学中的应用。本文综述了金纳米棒的可控制备方法(包括模板法、电化学法、光化学法和晶种法)、表面可控修饰方法及其在纳米生物学和生物医学中的应用新进展,重点总结了金纳米棒的表面可控修饰及其在分子探针、生物传感、生物成像、药物载体、基因载体和光热疗法的最新研究进展。最后针对金纳米棒在生物应用过程中的一些瓶颈问题(如:特异性识别能力需要增强和荧光量子产率尚待提高等)提出了将手性分子或智能聚合物引入到金纳米棒表面进行可控修饰,以期增强其特异性识别能力并提高荧光量子产率,为金纳米棒的发展提供了新的思路。     

聚乙二醇-金纳米棒介导的近红外光热抑菌作用

种子生长法合成纵向表面等离子体共振吸收峰为785 nm的金纳米棒,并对其表面进行聚乙二醇(PEG)修饰,研究了表面修饰PEG的金纳米棒(polyethylene glycol modified gold nanorods,PEG-GNR)的光热转化效应,并测试了其细胞毒性。以革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌、蜡状芽孢杆菌,革兰氏阴性菌大肠埃希氏菌及铜绿假单胞菌为细菌模型,详细研究了PEG-GNR在808nm波长近红外激光照射下金纳米棒浓度和照射功率对抑菌效果的影响。结果表明,PEG-GNR对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌在近红外照射下均有较好的抑菌效果,并且抑菌效果与金纳米棒的浓度和照射功率有着密切的关系;结合荧光显微镜和透射电子显微镜对细菌坏死状况的观察,初步证实细菌对PEG-GNR有效吸收是近红外光热杀菌的关键因素。     

聚多巴胺-阿霉素纳米颗粒对癌细胞的化疗-光热治疗协同作用

通过在水相中加入乙醇和氨水, 将单分子多巴胺聚合成具有良好光热转换能力的聚多巴胺纳米颗粒(PDA), 并利用π-π作用与共价键作用, 将抗癌药物阿霉素(Dox)负载到聚多巴胺纳米颗粒的表面, 制备了聚多巴胺纳米颗粒负载阿霉素(PDA-Dox), 研究了PDA-Dox的药物缓释性能. 结果发现, PDA-Dox能够在酸性环境下增加药物释放. 细胞实验显示, PDA-Dox配合激光照射, 能够通过化疗和光热治疗高效地杀死癌细胞.     

金纳米笼在肿瘤细胞光热治疗中的应用

金纳米笼是一类新颖的光热转换材料,具有中空、多孔的特点,可吸收近红外波段(700~1200 nm)的光波,且光热转化效率高,可用于癌症的光热治疗。还具有良好的生物相容性,容易被多种生物分子修饰。本文以银纳米立方体作为模板剂,用氯金酸(HAuCl_4)置换方法制备金纳米笼。用红外热成像仪研究了在波长808nm、功率为200 m W·cm~(-2)的近红外激光辐射下金纳米笼的温度增加和光照效应。还研究了肿瘤细胞的细胞毒性和高热对肿瘤细胞的影响和细胞荧光成像。结果表明,金纳米笼表现出显著的光热作用,可用于光热切除癌细胞。