一、基礎特性

1. 物理形態

• 粒徑：平均直徑5納米，屬于超小納米粒子范疇，具有顯著尺寸依賴性量子效應。

• 顏色：水溶液呈現橙紅色，隨粒徑增大可漸變為酒紅、紫紅等，源于局部表面等離子體共振（SPR）效應。

• 結構：面心立方金屬金原子核心，表面原子因低配位數而活性增強，通常通過檸檬酸、聚乙烯醇等穩定劑修飾以防止團聚。

2. 化學性質

• 表面電荷：帶負電荷，可通過功能化修飾（如引入氨基、羧基等）調控電荷性質。

• 分散性：在水溶液中穩定分散，高比表面積（單位質量表面積大）和高負載量（可吸附大量分子）支持高效功能化。

• 穩定性：4℃避光保存下有效期達6個月至1年，需避免凍存以防結構破壞。

二、核心應用領域

1. 生物醫學

• 生物成像：利用SPR效應增強光學信號，用于熒光成像、近紅外成像及暗場光學成像，實現細胞內或體內高分辨率成像。

• 藥物遞送：表面修飾靶向分子（如抗體、多肽）后，可精準遞送藥物至病灶，減少全身毒性。例如，5nm粒徑利于細胞吸收和代謝排除。

• 生物傳感：與特定生物分子（如DNA、蛋白質）結合后，光學信號（如吸收峰位移）變化用于檢測分子濃度或存在狀態。

• 光熱治療：近紅外光照射下，金納米顆粒將光能轉化為熱能，選擇性殺滅腫瘤細胞。

2. 催化科學

• 高效催化劑：5nm以下顆粒因表面原子比例高，催化活性顯著優于大尺寸顆粒。例如，在CO氧化、選擇性氫化反應中表現優異。

• 環境清潔：催化降解有機污染物，如染料、農藥殘留，助力環境修復。

3. 材料科學

• 納米復合材料：作為原料制備功能性材料，如導電油墨、柔性電子器件，改善材料導電性或機械性能。

• 光學器件：利用SPR效應制造染料敏化太陽能電池、光學濾波器，增強光吸收或選擇性透過特定波長。

4. 分析化學

• 表面增強拉曼散射（SERS）基底：金納米顆粒表面可顯著增強拉曼信號，用于超靈敏檢測分子結構。

• 標記物：作為熒光或化學發光標記，提升檢測靈敏度，如免疫分析中的信號放大。

三、制備與修飾技術

1. 化學還原法

• 檸檬酸還原法：將氯金酸（HAuCl?）水溶液與檸檬酸混合，還原生成穩定金納米顆粒，粒徑可控。

• Brust-Schiffrin法：在有機相中利用巰基配體還原氯金酸，合成水不溶但有機溶劑分散的顆粒，需后續轉水相處理。

2. 表面功能化

• PEGylation：引入聚乙二醇（PEG）鏈，提高水溶性并減少非特異性吸附，延長體內循環時間。

• 生物分子修飾：連接抗體、多肽等，賦予靶向識別能力，如抗EGFR抗體修飾用于腫liu靶向成像。

• 熒光標記：偶聯熒光染料（如Cy7），實現多模態成像（光學+熒光）。

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