AuNRs-mPEG5000（808nm，甲氧基聚乙二醇修饰金纳米棒，应用特性

AuNRs-mPEG5000（808 nm）是一类表面功能化的金纳米棒（Gold Nanorods, AuNRs）纳米材料，常用于生物成像、光热治疗（Photothermal Therapy, PTT）、药物递送和多模态纳米平台构建。其名称中“AuNRs”指金纳米棒，“mPEG5000”指分子量约 5000 Da 的甲氧基聚乙二醇（methoxy-PEG），通过表面修饰改善金纳米棒的水溶性、生物相容性和循环稳定性。808 nm 表示其纵向表面等离子体共振（Longitudinal Surface Plasmon Resonance, LSPR）吸收峰在近红外波段，适合光热治疗和生物成像应用。以下从定义、结构特点、合成原理及纯化过程进行详细阐述。

一、定义与基本概念

定义
AuNRs-mPEG5000 是一种通过表面配体修饰的金纳米棒纳米材料，纵向表面等离子体共振峰位于 808 nm 近红外区域。PEG 修饰使纳米棒具备水溶性和生物相容性，同时提供化学官能团用于药物或分子偶联。其主要功能包括光热转换、靶向药物输送和生物成像增强。

主要特点

金纳米棒核心：具有可控尺寸和长宽比，调控 LSPR 波峰至 808 nm；

PEG 修饰：提高水溶性、稳定性，减少蛋白吸附；

近红外吸收：适用于光热转换和生物成像；

表面可功能化：末端可进一步偶联药物、靶向分子或荧光探针。

应用概览

光热治疗：808 nm 激光照射下局部温升杀伤肿瘤细胞；

药物载体：表面修饰 PEG 提供偶联位点，实现靶向递送；

生物成像：近红外光吸收用于光声成像或光学成像增强；

纳米平台构建：可进一步修饰多功能分子，实现多模态应用。

二、化学结构特点

金纳米棒核心（AuNRs）

纳米棒呈长柱状结构，长径比（Aspect Ratio, AR）决定纵向 LSPR 波峰位置；

核心尺寸通常为：长度 40–60 nm，直径 10–15 nm，可通过 AR 调控 808 nm 吸收；

金表面可吸附配体或还原性分子，用于稳定和功能化。

PEG 修饰（mPEG5000）

mPEG5000 为末端甲氧基的线性 PEG 分子，分子量约 5000 Da；

通过硫醇（–SH）或胺基（–NH₂）末端与 AuNRs 表面结合；

PEG 链提供水溶性、抗蛋白吸附能力，减少免疫清除；

可作为进一步偶联药物或靶向分子的桥梁。

表面功能与光学特性

PEG 修饰后，AuNRs 表面带有柔性保护层，稳定分散在水溶液中；

光学吸收峰位于 808 nm（近红外窗口），利于光热转化和组织穿透；

高表面积和可功能化 PEG 链提供多点偶联潜力。

三、合成原理

AuNRs-mPEG5000 的制备分为两步：金纳米棒核心合成和 PEG 表面修饰。

1. 金纳米棒核心制备

（1）种子介导法（Seed-Mediated Growth）

种子制备：

还原 HAuCl₄（四氯金酸）于 CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）水溶液中形成小金纳米颗粒（2–5 nm）；

常用 NaBH₄ 作为还原剂，生成稳定的金种子溶液。

生长溶液制备：

在含 CTAB 的溶液中加入 HAuCl₄、AgNO₃ 和 Ascorbic Acid（抗坏血酸）；

Ag⁺ 离子调控长径比，抗坏血酸温和还原 Au³⁺ 至 Au⁰；

向生长溶液中加入种子溶液，促使金原子在种子表面定向生长形成纳米棒。

关键控制参数：

CTAB 浓度：影响表面稳定性和形貌；

Ag⁺ 浓度：调控纵向生长，决定纵向 LSPR 波峰位置；

抗坏血酸浓度与温度：影响生长速率和尺寸均匀性。

2. PEG 表面修饰

将 mPEG5000-SH（硫醇末端 PEG）加入 AuNRs 水溶液；

硫醇末端与金表面形成 Au–S 键，实现稳定共价吸附；

经过一定时间（通常 12–24 小时）充分修饰后，PEG 链形成致密保护层；

PEG 链长度及覆盖密度影响分散性、生物相容性及后续偶联效率。

四、纯化过程

去除多余试剂

PEG 修饰后残余 CTAB、未反应 PEG 及小分子杂质通过离心或透析去除；

离心条件一般为 8000–12000 rpm，分离出沉淀的 PEG 修饰 AuNRs；

用水或 PBS 洗涤 2–3 次，提高纯度和生物相容性。

溶液稳定化

重悬于去离子水或生理缓冲液中；

调整 pH 及离子强度以保持分散稳定；

冷藏或 4°C 避光保存，防止聚集或氧化。

质量控制

粒径及形貌：透射电子显微镜（TEM）观察长径比和均一性；

光学性质：紫外-可见光谱（UV-Vis）确认 808 nm LSPR 峰；

表面修饰：傅里叶变换红外光谱（FTIR）或 XPS 确认 PEG 修饰；

分散性与稳定性：动态光散射（DLS）测量水溶液粒径分布及 Zeta 电位。

五、应用特性

光热治疗（PTT）

808 nm 激光照射下 AuNRs 吸收能量转化为热能；

可在局部产生热效应，实现靶向肿瘤杀伤；

PEG 修饰增强血液循环时间和靶向性。

药物递送

PEG 链末端可与药物或抗体偶联；

提高载药纳米颗粒在血液中的稳定性和靶向能力；

支持多模态纳米平台（光热 + 药物 + 成像）。

生物成像与检测

近红外吸收适合光声成像或光学成像增强；

PEG 链降低非特异性吸附，提高成像信噪比。

多功能平台

可进行二次功能化，如荧光标记、靶向肽偶联或纳米颗粒复合；

提供可控光学特性和生物相容性，用于多模态诊疗。

六、总结

AuNRs-mPEG5000（808 nm）是一类通过 PEG 修饰的金纳米棒纳米材料，兼具纳米尺寸、可控光学吸收和高生物相容性。其核心优势如下：

化学结构

金纳米棒核心，纵向 LSPR 波峰 808 nm；

PEG5000 修饰形成致密保护层，改善水溶性和生物相容性；

表面可进一步偶联药物、靶向分子或荧光探针。

合成路线

种子介导法制备 AuNRs 核；

PEG5000-SH 表面修饰，形成稳定 Au–S 键；

PEG 链密度和长度可调控分散性和功能化潜力。

纯化过程

离心/透析去除 CTAB 和未反应 PEG；

重悬于水或缓冲液，保持稳定分散；

质量控制包括 TEM、UV-Vis、DLS 和 FTIR/XPS 分析。

应用优势

光热治疗：808 nm 光激发高效热转化；

药物递送与脑或肿瘤靶向；

光声或光学成像增强；

多模态纳米平台构建。

AuNRs-mPEG5000（808 nm）因其近红外吸收、高稳定性和表面可功能化特性，是光热治疗、靶向药物递送和纳米生物医学研究中广泛应用的关键纳米材料。