PEI修饰银纳米颗粒

一、 核心特性

1. 强阳离子表面特性：PEI 分子含有大量伯胺、仲胺和叔胺基团，修饰后银纳米颗粒表面带高密度正电荷。这种特性使其能通过静电吸附高效结合带负电的生物分子（如 DNA、RNA、蛋白质、抗体），也可与细菌细胞膜（带负电）紧密作用，增强抗菌效果。

2. 优异的分散稳定性：PEI 分子链具有亲水性，修饰后可在银纳米颗粒表面形成空间位阻层，同时胺基基团与银表面的配位作用或静电作用，能有效抑制颗粒团聚，使其在水相、缓冲液中保持良好分散性，储存周期长于未修饰的银纳米颗粒。

3. 多功能偶联位点：PEI 表面的伯胺基团是活性反应位点，可通过酰胺化反应、席夫碱反应等与含羧基、醛基的分子（如靶向肽、荧光染料、药物分子）共价偶联，实现银纳米颗粒的靶向修饰、荧光标记或药物负载。

4. 可调的理化与光学性能：可通过调控 PEI 的分子量（如 2kDa、25kDa、800kDa）和修饰浓度，改变颗粒表面电荷密度、亲水 - 疏水平衡及空间位阻，进而调控银纳米颗粒的表面等离子体共振（SPR）吸收峰位置，优化其光学性能。

5. pH 响应性：PEI 的胺基基团具有质子化能力，在酸性条件下质子化程度高，颗粒表面正电荷密度增大；碱性条件下质子化程度降低，电荷密度下降，这种 pH 响应性可用于智能药物递送系统。

二、 制备方法

1. 两步法（常用）

• 制备裸银纳米颗粒：以柠檬酸钠为还原剂和临时稳定剂，还原硝酸银溶液，制备尺寸均一的裸银纳米颗粒（粒径 5-100nm）。

• PEI 表面修饰：向裸银纳米颗粒分散液中加入一定浓度的 PEI 水溶液，室温下搅拌反应 0.5-2h。PEI 分子通过胺基与银颗粒表面的银原子或羟基发生配位、静电吸附，取代表面的柠檬酸钠分子，形成 PEI 包覆层。

• 纯化：通过离心、洗涤去除游离的 PEI 分子，重新分散于水或缓冲液中。

2. 一步法

   将硝酸银、PEI 溶液混合，直接加入还原剂，在还原银离子生成银纳米颗粒的同时，PEI 分子自发吸附在颗粒表面，实现同步制备与修饰。该方法步骤简便，但对反应条件（如浓度、pH、温度）要求更高，以保证颗粒形貌均一。

三、 应用领域

1. 生物医学领域

• 基因递送载体：PEI 的阳离子特性可通过静电作用压缩 DNA/RNA 形成纳米复合物，银纳米颗粒作为载体内核，可实现基因的细胞内递送，用于基因治疗；同时银纳米颗粒的光学特性可用于示踪递送过程。

• 抗菌材料：PEI 的正电荷可破坏细菌细胞膜，结合银离子的抗菌活性，协同提升抗菌效果，可制备抗菌涂层、伤口敷料、医用导管等，对革兰氏阳性菌和阴性菌均有良好抑制作用。

• 生物成像与检测：结合银纳米颗粒的 SERS 活性，PEI 修饰后可偶联靶向抗体，用于肿瘤细胞的 SERS 成像；也可偶联荧光染料，实现荧光 - SERS 双模成像。

2. 催化领域

   PEI 修饰的银纳米颗粒可作为催化剂，用于硝基化合物还原、CO 氧化、有机合成等反应。PEI 的包覆层可提高颗粒的分散性和稳定性，防止反应过程中团聚，同时 PEI 的胺基基团可对反应物进行吸附富集，提升催化效率和循环稳定性。

3. 环境治理领域

   用于水体中重金属离子（如 Cr⁶⁺、Hg²⁺）和有机污染物的吸附与降解。PEI 的胺基基团可螯合重金属离子，银纳米颗粒则可催化降解有机染料（如亚甲基蓝），实现 “吸附 - 催化" 一体化治理。

四、 注意事项

1. 生物安全性调控

   PEI 的细胞毒性与其分子量正相关（高分子量 PEI 毒性更高），且银纳米颗粒本身也存在一定细胞毒性。在生物医学应用中，需选择合适分子量的 PEI（如 2kDa 低毒型），或通过 PEG 二次修饰、表面接枝靶向肽等方式降低毒性，同时严格控制颗粒浓度。

2. 储存条件

   需避光、低温（-20℃）储存于水相或缓冲液中，避免光照导致银颗粒氧化变色，以及高温引起的 PEI 链聚集和颗粒团聚。

3. 反应条件优化

   制备过程中 pH 值对 PEI 修饰效果影响显著：酸性条件下 PEI 质子化程度高，与银颗粒的静电作用强；碱性条件下易发生颗粒团聚，需严格控制体系 pH 在 5-7 范围内。

PEI修饰银纳米颗粒

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