金纳米棒课件

（GNRs）简介1971年，Faulk和Taylor首先将胶体金作为标记物引入免疫学研究中。从此，金纳米粒子引起了许多科学家的关注和世界性的研究热潮。近年来,人们对金纳米材料的研究取得了长足的进步,不但可以制备出不同尺寸的球形粒子,还可以对其形貌加以控制,并且发现了一些特殊的实验现象和物理性质。其中研究最为广泛、最具应用潜力的是金纳米棒(NRs),其制备过程中采用不同的实验参数,可实现对其比率(长比宽)的精确调控。更为重要的是,金纳米棒有着独特的光学性质[棒状粒子具有横向和纵向表面等离子体共振(SPR)双谱峰],且纵向SPR峰位(从可见区到近红外区)取决于棒状粒子的比率,通过控制不同比率,可以实现纵向SPR峰位置的人为调控。合成方法金纳米棒有多种合成方法，其中以晶种生长法最为常用。晶种生长法基本原理是在反应溶液中加入一定量的金纳米颗粒晶种（约3nm），在表面活性剂分子的作用下，晶种颗粒定向生长为一定轴比的金纳米棒。可通过改变溶液中晶种的量、反应物的浓度以及溶液pH值可调节纳米棒的长短轴比值。光学性质金纳米粒子具有非常奇异的光学性质。这种特殊的性质来源于入射光与金属纳米粒子的自由电子相互作用。当入射光的波长与自由电子的振动频率发生共振耦合时,就会产生SPR,在紫外可见光谱上显示强的吸收峰。光学性质对于金纳米棒，为电子在长轴和短轴方向的振荡频率显然有所差异,从而表现出两种不同共振频率,即纵向和横向SPR。光学性质不同长短轴比率的金纳米棒的SPR图如下,

LSPR峰随金纳米棒的长短轴比率增加而红移。应用许多癌细胞(脑癌、肺癌、前列腺癌和乳腺癌)的表面都覆盖着一种特殊蛋白质，这种蛋白质被称为表皮生长因子受俸(EFGR)，EFGR为癌症提供治疗新靶点，探明这种蛋白质是癌症诊断的关键。借助金纳米材料可完成探测。对于皮肤癌治疗和诊断，球形金纳米颗粒是很好的选择，但对于皮下组织的癌症治疗或者诊断，如乳腺癌，球形金纳米颗粒就无能为力了，因为金纳米颗粒的等离子共振峰在可见区，而可见光谱范围的光源不容易穿透皮下深层组织。具有合适比率的金纳米棒是最好的选择，因为近红外区对光的吸收和散射能力都很强。金纳米棒生物探针能与近红外的激光波长相匹配，能使近红外光穿透皮下深层组织，因此金纳米棒生物探针能同时对皮下深层组织的癌细胞起到诊断和光热治疗作用。应用——医疗诊断纳米金由于体积小，可以被多种基团修饰和其光学特性，成为疾病诊断新的研究对象。纳米金可以被多种物质修饰获得对肿瘤细胞的靶向性。其诊断原理如下：①不同直径的纳米金具有特定的吸收光谱，可以对特定长度的红外线产生吸收的峰值。②由于EGFR抗体修饰的纳米金可以选择性的聚集于肿瘤细胞中，从而使肿瘤细胞中高浓度的纳米金之间互相作用产生等离子共振现象，导致其吸光谱发生红移，而正常细胞中由于不存在纳米金或者纳米金浓度过低难以产生等离子共振现象，因此应用光声和超声波谱诊断法可以明显的区别肿瘤细胞与正常细胞，使肿瘤细胞清晰地被诊断出。实例2005年美国Purdue大学的研究人员Wang等将金纳米棒颗粒注入实验鼠体内,在其流经血管时,利用双光子成像技术(TPL)透过皮肤得到了血管结构的原位图像。记录的图像比传统荧光染料法明亮得多,单个金纳米棒颗粒比单个罗丹明6G分子（一种荧光染料，邻苯二酚类）发出的双光子荧光要亮58倍。两个血管的发射图像通过血管的金纳米棒颗粒的双光子图像发射图和单幅的双光子图像的叠加图与c图对应的双光子强度谱图实例置于盖玻片的癌细胞的双光子成像:未标记细胞的双光子自荧光成像金纳米棒标记的细胞的双光子成像未标记细胞的双光子成像实例Yu等将3种不同的抗体分子偶联到3种不同长度的金纳米棒上，通过检测免疫识别作用诱导的金纳米棒LSPR吸收峰红移，实现对3种靶分子的同时检测，提高了检测效率。展望与挑战金纳米棒由于其具有的独特的光学性质，使其在生物标记、生物检测、生物成像、疾病的治疗以及信息存储等领域有着广阔的应用前景。如何在一些实验条件包括纳米微粒的吸收和散射截面，以及纳米微粒和靶向抗体的结合，纳米生物分子结合体对细胞的靶向标记等都还需进一步优化。

近红外光传输到不同癌症病变细胞的最有效方法及金纳米棒光热作用机理