PEG修飾金納米棒的制備方法
2025-08-15
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PEG修飾金納米棒是通過在金納米棒表面引入聚乙二醇（PEG）分子，形成一層穩定的保護層，從而顯著提升其生物相容性、穩定性和功能性，拓展其在生物醫學、納米技術和光學等領域的應用潛力。
一、PEG修飾金納米棒的制備方法
晶種生長法結合化學修飾
金納米棒的合成通常采用晶種生長法，以氯金酸（HAuCl?）為原料，十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）為表面活性劑，抗壞血酸為弱還原劑，通過調控銀離子（Ag?）用量控制長徑比（2-5）。隨后，利用巰基（-SH）與金表面的強共價鍵作用，將功能化PEG（如PEG-SH）修飾到金納米棒表面，形成穩定的Au-S鍵。表面配體置換法
原始合成的金納米棒表面包裹CTAB雙分子層，但CTAB具有細胞毒性且阻礙生物分子偶聯。通過引入巰基PEG（mPEG-SH），可逐步置換CTAB，形成PEG包覆層。此過程需嚴格控制條件（如超聲處理、溫度），以避免金納米棒聚集。共聚合法
在合成金納米棒時，將含PEG單體的共聚物（如聚苯乙烯-PEG）加入反應體系，使PEG與金納米棒同步共聚合，形成均勻的表面修飾層。
二、PEG修飾金納米棒的核心特性
增強的穩定性
PEG包覆層通過空間位阻效應減少金納米棒在溶液中的團聚和沉淀，顯著提高其分散性和長期穩定性。例如，PEG修飾后的金納米棒可在生理環境中穩定存在數周，而未修飾者易在數小時內聚集。優異的生物相容性
PEG是一種生物惰性聚合物，能降低金納米棒與生物體組織的非特異性吸附，減少免疫原性。實驗表明，PEG修飾可使金納米棒的細胞毒性降低80%以上，并延長其在體內的循環時間（從數小時延長至數天）。可調控的光學性質
PEG修飾保留了金納米棒的表面等離子體共振特性，其吸收峰可通過尺寸和長徑比調控至近紅外區（700-1100 nm）。此區域光穿透性強且生物組織吸收低，適合光熱治療和光學成像。多功能化潛力
PEG末端可攜帶羧基（-COOH）、氨基（-NH?）等活性基團，便于進一步偶聯生物分子（如抗體、多肽）或藥物，實現靶向遞送和診療一體化。
三、PEG修飾金納米棒的生物醫學應用
光熱治療
在近紅外光照射下，PEG修飾金納米棒可將光能轉化為熱能，局部溫度升至42-45℃以殺死腫瘤細胞。藥物遞送
PEG層可負載化療藥物（如阿霉素、紫杉醇），通過增強滲透與滯留效應（EPR效應）實現腫瘤靶向積累。生物成像
暗場光學成像：利用金納米棒的強散射信號，提供高對比度組織圖像，分辨率達微米級。
熒光增強：PEG修飾可減少熒光猝滅，增強熒光標記物的信號強度，提高檢測靈敏度。
表面增強拉曼光譜（SERS）：金納米棒作為基底，可放大生物分子的拉曼信號，用于疾病標志物檢測。
生物免疫檢測
PEG修飾金納米棒可偶聯抗體，構建免疫傳感器，實現蛋白質、DNA等生物分子的高靈敏度檢測。例如，基于PEG-金納米棒的ELISA試劑盒檢測限低至皮摩爾級。
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