等离子激元纳米粒子在传感、生物医学和光学显示等方面具有广泛的应用。一般来说,在近红外窗口具有高吸收能力的纳米金颗粒(Au NPs)在治疗和诊断方面表现出了核心优势,被称为“纳米耐药学”。特别是在近红外窗口具有可定制的纵向局域等离子共振吸收的纳米金棒(Au NRs),其可将近红外光转移到其他能量形式,在癌症治疗中表现出迷人的性能。Au NRs的大小往往与吸收散射比呈负相关。然而,大尺寸的Au NRs很难获得高的吸收散射比。
近年来,越来越多的研究表明,直径小于12纳米的超小纳米金棒具有的高吸收截面,使其在生物成像和癌症诊断方面具有良好的应用价值。与大纳米金棒,超小纳米金棒表现出许多优势,如:更好的光热治疗效率、更大的肿瘤积累、更快的器官清除和更高的细胞吸收。更重要的是,超小纳米金棒在NIR-Ⅱ窗口的高吸附使其在光声成像过程中保持高的热稳定性。同时,超小纳米金棒体积小(比传统方法制备的Au NRs小5-11倍),表面积大,可以有效克服药代动力学阻滞。尽管种子介导生长法的产量相对较高,但其尺寸大小可调性和局域等离子共振吸收吸收较差,极大地阻碍了其应用。因此,开发一种高产率、高纯度、可定制局域等离子共振吸收的超小纳米金棒精准合成方法,具有重要的基础研究价值和实际应用潜力。
鉴于此,黄又举教授团队提出了三元表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、油酸钠(NaOL)和水杨酸钠(NaSal)介导的纳米晶核生长新策略,在胶束空间限制下精确合成了超小纳米金棒。如图1所示,三元表面活性剂的选择性致密堆积可以有效地提高胶束堆积参数(p),降低胶束自由能(F),进而有利于小尺寸直径纳米金棒的生成。与传统方法相比,通过改变三元表面活性剂的调控,可显著提高纳米金棒的纯度,可接近100%。并且直径可动态控制在6、8和11纳米,进而实现纳米金棒长径比的调节,达到局域等离子共振吸收在700 ~ 1147 纳米的宽近红外窗口,其在生物诊断和检测领具有良好的应用前景。
图1传统(a)和我们的(b)方法制备超小纳米金棒的示意图。超小纳米金棒的TEM图(c)和溶液照片(d),长径比为2.70 ~ 7.32,波长可调范围为700 ~ 1147 nm (e)的Au NRs的UV-vis近红外光谱。(c)中的比例尺为500 nm。
杭州师范大学硕士研究生雒小宁同学为论文的第一作者,杭州师范大学材料与化学化工学院博士后宋丽平博士、黄又举教授为该论文的共同通讯作者,杭州师范大学为第一完成单位。该研究工作得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金和安徽省重点研发计划等项目的资助。
参考资料:http://ch.hznu.edu.cn/c/2022-10-25/2769767.shtml
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