介孔硅包金纳米棒的合成及应用

  介孔硅包金纳米棒（AuNR@mSiO₂）是核壳结构纳米复合材料，核心为金纳米棒（AuNR），外层包覆介孔二氧化硅（mSiO₂），兼具 AuNR 的光热转换与表面等离子体共振（SPR）特性、mSiO₂的高比表面积与可控介孔结构，在生物医学、催化、传感等领域应用广泛。以下从合成与应用两方面详细说明：

  合成方法

  合成核心是先制备金纳米棒，再包覆介孔硅，最后去除模板并功能化，常用种子生长结合溶胶 - 凝胶法（如 Stöber 法），步骤如下：

  金纳米棒（AuNR）合成（种子介导生长法）

  种子制备：在十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶液中，加入氯金酸（HAuCl₄），用NaBH₄快速还原，制得粒径约 3-5nm 的金种子，于 25℃静置备用。

生长过程：将 CTAB、HAuCl₄、硝酸银（AgNO₃）混合，加入抗坏血酸（AA）还原，再加入金种子，控温 25-30℃反应 12-24h，通过调整 Ag⁺浓度、AA 用量等控制 AuNR 长径比（通常 3-5），使其纵向 SPR 峰位于近红外区（700-900nm），离心纯化后分散备用。

  介孔硅包覆（溶胶 - 凝胶法 / Stöber 法）

  以 CTAB 为介孔模板，将 AuNR 分散液与 CTAB、氨水混合，逐滴加入正硅酸四乙酯（TEOS）作为硅源，在 25-40℃搅拌反应 12-24h，TEOS 水解缩合形成介孔 SiO₂层，控制 TEOS 用量、反应时间可调节硅层厚度（10-50nm）与孔径（2-10nm）。

用乙醇 / 盐酸混合液回流或离子交换法去除 CTAB 模板，得到洁净介孔结构，离心洗涤后分散。

  功能化修饰

表面改性：用 3 - 氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）修饰引入氨基，可接枝靶向分子（如抗体、适配体）、PEG（提高生物相容性）等。

药物负载：通过溶剂浸渍、吸附等方法在介孔中负载化疗药、抗生素等，载药量可达 20-60wt%。

应用领域

  生物医学领域

光热治疗（PTT）与化疗协同治疗

AuNR 在 808nm 近红外光照射下高效光热转换，局部升温至 42-48℃杀死肿瘤细胞；热效应同时触发介孔中化疗药（如阿霉素、紫杉醇）快速释放，实现光热 - 化疗协同，抗癌效率显著提升，还可降低化疗药用量与副作用。

例如负载地塞米松的 AuNR@mSiO₂，经近红外光调控，12h 药物释放率达 76.96%，远高于无激光组（33.43%）。

药物递送与靶向治疗

介孔 SiO₂高比表面积（500-1000m²/g）与多孔结构可高效负载药物，表面修饰靶向分子（如叶酸、RGD 肽）实现肿瘤靶向递送；也可用于抗菌药物递送，AuNR 抗菌性与抗生素缓释结合，解决细菌耐药性问题。

生物成像与诊断

AuNR 的 SPR 效应使其可用于暗场成像、光声成像，近红外区成像深度深、背景干扰小；介孔 SiO₂修饰靶向分子后，能实现肿瘤等病变部位靶向成像。

可作为拉曼增强基底，检测限低至 10⁻¹²M，用于肿瘤标志物（如 CEA、AFP）高灵敏检测，助力疾病早期诊断。

  其他生物医学应用

如构建近红外响应型纳米复合材料用于鼓膜给药，逆转顺铂诱导的听力损失，通过光热效应提升药物渗透与精准释放，保护内耳毛细胞。

催化领域

介孔 SiO₂包覆提高 AuNR 稳定性与分散性，介孔结构为反应提供大量活性位点，可用于有机合成（如醇氧化、烯烃加氢）、环境催化（如降解有机污染物）等，通过调控介孔孔径与表面性质优化催化效率，甲基橙等污染物降解率超 90%。

 光学传感领域

基于 AuNR 的 SPR 特性，介孔 SiO₂修饰后可制备折射率传感器，灵敏度达 390nm/RIU，用于检测大肠杆菌等微生物（检测限 10CFU/mL）；也可制备温度传感器，表面修饰温敏聚合物（如 PNIPAM），通过 SPR 峰位移实现温度检测，还可用于温度触发药物释放。