金納米籠：新型多功能納米材料的全面解析

一、核心定義與結構特性

金納米籠（Au Nanocage）是一種中空、多孔的納米級金顆粒，其特點結構由以下關鍵特征構成：

1. 中空內腔：提供藥物、基因等活性物質的封裝空間，實現高效負載與靶向遞送。

2. 多孔壁層：表面孔隙增加比表面積，促進物質吸附與交換，同時支持光熱轉換和化學傳感。

3. 可調等離子共振（LSPR）：通過改變顆粒尺寸（40-100nm）、壁厚或形狀，其吸收峰可在近紅外區域（700-900nm）精準調控，適配生物組織穿透性需求。

4. 高穩定性與生物相容性：金元素惰性避免免疫反應，表面檸檬酸鈉修飾層可進一步功能化，增強分散性與靶向性。

二、制備工藝：從模板到成型的精準控制

金納米籠的合成以銀納米立方體為犧牲模板，通過氯金酸（HAuCl?）的電置換反應實現結構轉化：

1. 銀模板制備：采用多元醇還原法生成粒徑均一的銀納米立方體（如邊長80nm）。

2. 置換反應：在沸水中逐滴加入氯金酸，銀原子被氧化溶解，金原子沉積形成中空籠狀結構。反應過程中溶液顏色由淺黃漸變為藍灰，紫外吸收峰從480nm紅移至810nm，標志著金納米籠的生成。

3. 參數優化：通過控制氯金酸濃度、反應時間及溫度，可精準調控金納米籠的尺寸、壁厚及孔隙率。

三、生物醫學應用：從實驗室到臨床的突破

1. 光熱治療（PTT）

• 機制：金納米籠吸收近紅外光后，光能轉化為熱能（效率達90%以上），局部高溫（>42℃）可選擇性消融腫瘤細胞。

• 優勢：近紅外光穿透性強，可實現深部組織治療；靶向修飾（如抗EGFR抗體）提高治療精準度，減少對正常組織的損傷。

2. 藥物遞送系統

• 中空結構負載：可封裝化療藥物（如順鉑）、基因（siRNA）或光敏劑，實現控釋與靶向遞送。

• 刺激響應釋放：結合溫敏分子（如聚N-異丙基丙烯酰胺），通過近紅外光觸發藥物釋放，提高治療效果。

• 高通量優勢：相比實心納米顆粒，金納米籠的載藥量提升3-5倍，且釋放速率可控。

3. 多模態成像

• 光聲成像（PAI）：利用近紅外光吸收特性，增強腫瘤邊界對比度，分辨率達微米級。

• 計算機斷層掃描（CT）：金的高原子序數（Z=79）提供強X射線衰減系數，作為CT造影劑效果優于傳統碘劑。

• 光學相干斷層掃描（OCT）：LSPR效應增強散射信號，提升組織成像深度與清晰度。

4. 生物傳感與檢測

• 表面增強拉曼散射（SERS）：金納米籠作為SERS基底，可實現單分子水平檢測。

• 光熱傳感：目標分子結合引起LSPR峰位移，通過溫度變化實現高靈敏度檢測（檢測限低至pM級）。

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