二氧化硅包金纳米粒子（Au@SiO₂，金核二氧化硅壳核壳纳米颗粒）介绍

更新时间：2026-07-08

点击次数：19

一、基本结构

内层：金纳米核（球形金颗粒、金纳米棒、金纳米星均可，粒径 5–200 nm）；外层：致密 / 介孔二氧化硅壳层，壳厚可精准调控 1–50 nm；

二、核心优势（二氧化硅包覆的作用）

大幅提升胶体 / 化学稳定性
裸金纳米颗粒在高盐、酸碱、生物体液中极易团聚；SiO₂壳隔绝颗粒间范德华力，耐受高温、高离子环境，体内循环不易聚集，不被蛋白吸附失稳。
保留金核独特等离子体光学（SPR）
金的可见光 / 近红外吸收、光热、SERS 效应完整保留；壳层厚度会小幅红移 SPR 峰，可按需光学调谐。
生物相容性、降低细胞毒性
无游离金离子泄露，二氧化硅无明显细胞毒，适合活体、细胞实验；裸金易释放 Au³⁺产生氧化应激损伤细胞。
表面极易功能化修饰
SiO₂表面大量 Si-OH 羟基，可硅烷偶联修饰氨基、羧基、巯基、PEG、抗体、多肽、荧光分子；介孔 SiO₂可孔道载药、探针分子。
物理保护内核
隔绝腐蚀、氧化、溶剂侵蚀，可高温灭菌、光热局部升温不破坏结构。

三、主流制备方法

1. 改良 Stöber 溶胶 - 凝胶法

两步流程：

1）先合成单分散金溶胶柠檬酸钠还原氯金酸：沸水体系，柠檬酸钠做还原剂 + 稳定剂，得到表面负电 Au 颗粒（10–30 nm，酒红色胶体）。2）TEOS 碱性水解包覆 SiO₂溶剂：乙醇 + 水混合；催化剂：氨水（pH 9–11）；硅源：正硅酸乙酯 TEOS；操作：稀释 TEOS 缓慢滴加，室温搅拌 6–24 h；调控壳厚：TEOS 用量越多、反应时间越长，壳层越厚；薄壳（1–5 nm）适合 SERS，厚介孔壳适合载药。改良手段：超声辅助、分步滴加 TEOS，避免游离 SiO₂单独成核、颗粒粘连团聚。

2. 微乳液（反相胶束）法

油包水微乳液限制反应空间，壳层均匀超薄（1–3 nm），单分散性强；缺点：大量表面活性剂，后处理纯化繁琐，成本高。

3. 介孔二氧化硅包覆（Au@mSiO₂）

在 Stöber 体系加入模板剂 CTAB，形成 2–10 nm 介孔孔道，比表面积高，可大量负载化疗药、蛋白、荧光探针，是生物载药主流体系。

常见合成问题与解决

包覆时大量游离 SiO₂杂球：降低 TEOS 滴加速率、稀释 TEOS、提高乙醇比例；
颗粒团聚：金溶胶充分透析除游离柠檬酸钠、全程超声、控制氨水浓度；
壳层厚薄不均：低速搅拌、低温缓慢水解。

四、关键理化性能

光学
裸 Au520 nm 吸收峰，包覆 SiO₂后红移 5–30 nm；金纳米棒 / 金纳米星包覆后近红外 SPR（700–900 nm，生物透明窗口），适合光热治疗、活体成像。
zeta 电位
未修饰 Au@SiO₂表面带强负电（-40~-70 mV），水相高度稳定；氨基改性后转为正电，利于吸附核酸、细胞膜结合。
热 / 化学耐受
SiO₂壳可耐 200 ℃热处理；在 PBS、血清、酸性肿瘤微环境中结构稳定，金核不泄露。

五、主要应用领域

1. 生物医学

光热治疗 PTT：近红外光照射金核产热，SiO₂壳稳定颗粒，用于肿瘤消融；介孔壳同步负载化疗药实现光热 - 化疗协同治疗。
靶向药物递送：介孔孔道载阿霉素、siRNA、蛋白；表面修饰肿瘤靶向抗体 / 多肽，pH / 光响应可控释放药物。
多模态生物成像：
暗场散射成像（金强散射）、CT 造影（金高原子序数 X 射线衰减强）、荧光共定位；可同时集成 MRI 造影剂实现多模诊断。
SERS 生物检测：超薄 SiO₂壳控制分子 - 金距离，增强拉曼信号，用于单细胞、肿瘤标志物、病毒高灵敏检测。
放射增敏：金吸收 X 射线产大量次级电子，SiO₂防止颗粒团聚，放疗增敏抗肿瘤。

2. 催化领域

等离子体光催化：Au 核吸收光能局部升温，SiO₂壳隔离金颗粒防止烧结，用于有机合成、CO 还原、光解水产氢；
纳米酶探针：Au 核类过氧化物酶活性，稳定用于生化发光检测、POCT 快速诊断试纸。

3. 传感与环境检测

重金属离子（Hg²⁺、Pb²⁺）、有机污染物光学传感器；SiO₂表面巯基修饰特异性捕获重金属，SPR 峰偏移定量检测。

4. 光子、防伪材料

等离子体彩色微球、防伪标记、光学薄膜基底。

六、与同类材料对比

材料	优点	短板	适用场景
裸 Au 纳米颗粒	SPR 信号强、工艺简单	易团聚、细胞毒性高、不耐复杂体系	短期体外简单检测
Au@SiO₂致密壳	稳定性高、易修饰、生物安全	SPR 轻微红移	成像、光热、体内实验
Au@mSiO₂介孔壳	高载药量、多功能复合	合成多一步模板去除	药物递送、协同治疗
Au@PEG 聚合物	水溶性好	高温 / 光热易降解	短期细胞标记