PEG修饰金纳米棒的制备方法

PEG修饰金纳米棒是通过在金纳米棒表面引入聚乙二醇（PEG）分子，形成一层稳定的保护层，从而显著提升其生物相容性、稳定性和功能性，拓展其在生物医学、纳米技术和光学等领域的应用潜力。

一、PEG修饰金纳米棒的制备方法

1. 晶种生长法结合化学修饰

   
   金纳米棒的合成通常采用晶种生长法，以氯金酸（HAuCl₄）为原料，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为表面活性剂，抗坏血酸为弱还原剂，通过调控银离子（Ag⁺）用量控制长径比（2-5）。随后，利用巯基（-SH）与金表面的强共价键作用，将功能化PEG（如PEG-SH）修饰到金纳米棒表面，形成稳定的Au-S键。

2. 表面配体置换法
   原始合成的金纳米棒表面包裹CTAB双分子层，但CTAB具有细胞毒性且阻碍生物分子偶联。通过引入巯基PEG（mPEG-SH），可逐步置换CTAB，形成PEG包覆层。此过程需严格控制条件（如超声处理、温度），以避免金纳米棒聚集。

3. 共聚合法
   在合成金纳米棒时，将含PEG单体的共聚物（如聚苯乙烯-PEG）加入反应体系，使PEG与金纳米棒同步共聚合，形成均匀的表面修饰层。

二、PEG修饰金纳米棒的核心特性

1. 增强的稳定性
   PEG包覆层通过空间位阻效应减少金纳米棒在溶液中的团聚和沉淀，显著提高其分散性和长期稳定性。例如，PEG修饰后的金纳米棒可在生理环境中稳定存在数周，而未修饰者易在数小时内聚集。

2. 优异的生物相容性
   PEG是一种生物惰性聚合物，能降低金纳米棒与生物体组织的非特异性吸附，减少免疫原性。实验表明，PEG修饰可使金纳米棒的细胞毒性降低80%以上，并延长其在体内的循环时间（从数小时延长至数天）。

3. 可调控的光学性质
   PEG修饰保留了金纳米棒的表面等离子体共振特性，其吸收峰可通过尺寸和长径比调控至近红外区（700-1100 nm）。此区域光穿透性强且生物组织吸收低，适合光热治疗和光学成像。

4. 多功能化潜力
   PEG末端可携带羧基（-COOH）、氨基（-NH₂）等活性基团，便于进一步偶联生物分子（如抗体、多肽）或药物，实现靶向递送和诊疗一体化。

三、PEG修饰金纳米棒的生物医学应用

1. 光热治疗
   在近红外光照射下，PEG修饰金纳米棒可将光能转化为热能，局部温度升至42-45℃以杀死肿瘤细胞。

2. 药物递送
   PEG层可负载化疗药物（如阿霉素、紫杉醇），通过增强渗透与滞留效应（EPR效应）实现肿瘤靶向积累。

3. 生物成像

• 暗场光学成像：利用金纳米棒的强散射信号，提供高对比度组织图像，分辨率达微米级。

• 荧光增强：PEG修饰可减少荧光猝灭，增强荧光标记物的信号强度，提高检测灵敏度。

• 表面增强拉曼光谱（SERS）：金纳米棒作为基底，可放大生物分子的拉曼信号，用于疾病标志物检测。

4. 生物免疫检测
   PEG修饰金纳米棒可偶联抗体，构建免疫传感器，实现蛋白质、DNA等生物分子的高灵敏度检测。例如，基于PEG-金纳米棒的ELISA试剂盒检测限低至皮摩尔级。

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