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(wěn)定的保護(hù)層，從而顯著提升其生物相容性、穩(wěn)定性和功能性，拓展其在生物醫(yī)學(xué)、納米技術(shù)和光學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。
一、PEG修飾金納米棒的制備方法
晶種生長法結(jié)合化學(xué)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(diào)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(qiáng)共價(jià)鍵作用，將功能化PEG（如PEG-SH）修飾到金納米棒表面，形成穩(wěn)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(xì)胞毒性且阻礙生物分子偶聯(lián)。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(yán)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(shí)，將含PEG單體的共聚物（如聚苯乙烯-PEG）加入反應(yīng)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(qiáng)的穩(wěn)定性
PEG包覆層通過空間位阻效應(yīng)減少金納米棒在溶液中的團(tuán)聚和沉淀，顯著提高其分散性和長期穩(wěn)定性。例如，PEG修飾后的金納米棒可在生理環(huán)境中穩(wěn)定存在數(shù)周，而未修飾者易在數(shù)小時(shí)內(nèi)聚集。優(yōu)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(shí)驗(yàn)表明，PEG修飾可使金納米棒的細(xì)胞毒性降低80%以上，并延長其在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間（從數(shù)小時(shí)延長至數(shù)天）。可調(diào)控的光學(xué)性質(zhì)
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(diào)控至近紅外區(qū)（700-1100 nm）。此區(qū)域光穿透性強(qiáng)且生物組織吸收低，適合光熱治療和光學(xué)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(tuán)，便于進(jìn)一步偶聯(lián)生物分子（如抗體、多肽）或藥物，實(shí)現(xiàn)靶向遞送和診療一體化。
三、PEG修飾金納米棒的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)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(zhuǎn)化為熱能，局部溫度升至42-45℃以殺死腫瘤細(xì)胞。藥物遞送
PEG層可負(fù)載化療藥物（如阿霉素、紫杉醇），通過增強(qiáng)滲透與滯留效應(yīng)（EPR效應(yīng)）實(shí)現(xiàn)腫瘤靶向積累。生物成像
暗場光學(xué)成像：利用金納米棒的強(qiáng)散射信號，提供高對比度組織圖像，分辨率達(dá)微米級。
熒光增強(qiáng)：PEG修飾可減少熒光猝滅，增強(qiáng)熒光標(biāo)記物的信號強(qiáng)度，提高檢測靈敏度。
表面增強(qiáng)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(biāo)志物檢測。
生物免疫檢測
PEG修飾金納米棒可偶聯(lián)抗體，構(gòu)建免疫傳感器，實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)、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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