注册 English

金纳米棒——从可控制备与修饰到纳米生物学与生物医学应用

胡雪娇 ,  高冠斌 ,  张明曦

downloadPDF
引用本文: 胡雪娇,  高冠斌,  张明曦. 金纳米棒——从可控制备与修饰到纳米生物学与生物医学应用[J]. 物理化学学报, 2017, 33(7): 1324-1337. doi: 10.3866/PKU.WHXB201704112 shu
Citation:  HU Xue-Jiao,  GAO Guan-Bin,  ZHANG Ming-Xi. Gold Nanorods——from Controlled Synthesis and Modification to Nano-Biological and Biomedical Applications[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2017, 33(7): 1324-1337. doi: 10.3866/PKU.WHXB201704112 shu

金纳米棒——从可控制备与修饰到纳米生物学与生物医学应用

  • 武汉理工大学, 材料复合新技术国家重点实验室, 武汉 430070

  • 基金项目:

    国家自然科学基金（51533007，51521001，21404083）资助项目

摘要: 金纳米棒因其独特的光学活性（纵向和横向两个等离子体共振吸收峰，可调范围从可见光区到近红外区）、长径比可调，表面易于修饰，生物相容性良好而使得其在纳米生物学和生物医学等领域具有广泛的应用前景。金纳米棒的合成及表面修饰直接决定着其物理化学性质，进而影响其生物相容性及其在生物医学中的应用。本文综述了金纳米棒的可控制备方法（包括模板法、电化学法、光化学法和晶种法）、表面可控修饰方法及其在纳米生物学和生物医学中的应用新进展，重点总结了金纳米棒的表面可控修饰及其在分子探针、生物传感、生物成像、药物载体、基因载体和光热疗法的最新研究进展。最后针对金纳米棒在生物应用过程中的一些瓶颈问题（如：特异性识别能力需要增强和荧光量子产率尚待提高等）提出了将手性分子或智能聚合物引入到金纳米棒表面进行可控修饰，以期增强其特异性识别能力并提高荧光量子产率，为金纳米棒的发展提供了新的思路。

English

    1. [1]

      (1) Shen, L. M.; Yao, J. L.; Gu, R. A. Spectrosc. Spect Anal. 2005, 25, 1998. [沈理明, 姚建林, 顾仁敖. 光谱学与光谱分析杂志, 2005, 25, 1998.] doi: 10.3321/j.issn:1000-0593.2005.12.024

    2. [2]

      (2) Liu, M.; Yang, P. H.; Cai, J. Y. Prog. Biochem. Biophy. 2009, 11, 1402. [刘媚, 杨培慧, 蔡继业. 生物化学与生物物理进展, 2009, 11, 1402.] doi: 10.3724/SP.J.1206.2009.00194

    3. [3]

      (3) Ke, S. L.; Kan C. X.; Mo, B.; Cong, B.; Zhu, J. J. Acta Phys.-Chim. Sin. 2012, 28, 1275. [柯善林, 阚彩侠, 莫博, 从博, 朱杰君. 物理化学学报, 2012, 28, 1275.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201203162

    4. [4]

      (4) Ma, Z. F.; Tian, L.; Di, J.; Ding, T. Prog. Chem. 2009, 21, 134.[马占芳, 田乐, 邸静, 丁腾. 化学进展, 2009, 21, 134.]

    5. [5]

      (5) Dubertret, B.; Calame, M.; Libchaber, A. J. Nat. Biotechnol. 2001, 19, 365. doi: 10.1038/86762

    6. [6]

      (6) Imahori, H.; Fukuzumi, S. Adv. Mater. 2001, 13, 1197. doi: 10.1002/1521-4095(200108)13:15<1197::AID-ADMA1197>3.0.CO;2-4

    7. [7]

      (7) Wiss, S. Science 1999, 283, 1676. doi: 10.1126/science.283.5408.1676

    8. [8]

      (8) Nie, S.; Eniory, S. R. Science 1997, 275, 1102. doi: 10.1126/science.275.5303.1102

    9. [9]

      (9) Gao, G. B.; Zhang, M. X.; Gong, D. J.; Chen, R.; Hu, X. J.; Sun, T. L. Nanoscale 2017, 9, 4107. doi: 10.1039/c7nr00699c

    10. [10]

      (10) Thakor, A. S.; Jokerst, J.; Zavaleta, C.; Massoud, T. F.; Gambhir, S. S. Nano Lett. 2011, 11, 4029. doi: 10.1021/nl202559p

    11. [11]

      (11) Lu, W. S.; Wang, H. F.; Zhang, J. P.; Jiang, L. Prog. Chem. 2015, 27, 785. [鲁闻生, 王海飞, 张建平, 江龙. 化学进展, 2015, 27, 785.] doi: 10.7536/PC150111

    12. [12]

      (12) Wang, P. B.; Song, Y. Z.; Du X. Y.; Liu, G. H. Rare Met. Mat. Eng. 2010, 39, 1672. [王平波, 宋玉哲, 杜雪岩, 刘国汉. 稀有金属材料与工程, 2010, 39, 1672.]

    13. [13]

      (13) Sau, T. K.; Murphy, C. J. Langmuir 2004, 20, 6414. doi: 10.1021/la049463z

    14. [14]

      (14) Lohse, S. E.; Murphy, C. J. Chem. Mater. 2013, 25, 1250. doi: 10.1021/cm303708p

    15. [15]

      (15) Zhou, H. Y.; Zhou, R.; Xiong, B.; He, Y. Chin. J. Anal. Chem. 2012, 40, 1807. [周海英, 周瑞, 熊斌, 何彦. 分析化学, 2012, 40, 1807.] doi: 10.3724/SP.J.1096.2012.20793

    16. [16]

      (16) Nikoobakht, B.; El-Sayed, M. A. Chem. Mater. 2003, 15, 1957. doi: 10.1021/cm020732l

    17. [17]

      (17) Gao, Q.; Qian, Y.; Xia, Y.; Jiang, C. Y.; Qian, W. P. Acta Chim. Sin. 2011, 69, 1617. [高倩, 钱勇, 夏炎, 蒋彩云, 钱卫平.化学学报. 2011, 69, 1617.]

    18. [18]

      (18) Luo, J. J.; Guo, Y. J.; Tang, Y. J.; Zhang, L.; Wang, J. H.; Yang, P.H. Chin. J. Anal. Chem. 2013, 41, 1413. [骆健俊, 郭颜杰, 唐艳娟, 张璐, 王锦慧, 杨培慧. 分析化学, 2013, 41, 1413.] doi: 10.3724/SP.J.1096.2013.30148

    19. [19]

      (19) Martin, C. R. Science 1994, 263, 1961. doi: 10.1126/science.266.5193.1961

    20. [20]

      (20) Yu, Y. Y.; Chang, S. S. Lee, C. L.; Wang, C. C. J. Phys. Chem. B.1997, 101, 6661. doi: 10.1021/jp971656q

    21. [21]

      (21) Kim, F.; Song, J. H.; Yang, P. D. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 14316. doi: 10.1002/chin.200313016

    22. [22]

      (22) Jana, N. R.; Gearheart, L.; Murphy, C. J. Adv. Mat. 2001, 13, 1389. doi: 10.1002/1521-4095(200109)13:18<1389::AID-ADMA1389>3.0.CO;2-F

    23. [23]

      (23) Jana, N. R.; Gearheart, L.; Murphy, C. J. Langmuir 2001, 17, 6782. doi: 10.1021/la0104323

    24. [24]

      (24) Jana, N. R.; Gearheart, L.; Murphy, C. J. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 4065. doi: 10.1021/jp0107964

    25. [25]

      (25) Nguyen, T. N.; Nguyen, T. L.; Luong, T. T. Adv. Nat. Sci. 2016, 7, 015006. doi: 10.1088/2043~6262/7/1/015006

    26. [26]

      (26) Zhang, L.; Belova, V.; Wang, H. Q.; Dong, W. F.; Moehwald, H.Chem. Mater. 2014, 26, 2244. doi: 10.1021/cm404194n

    27. [27]

      (27) Vigderman, L.; Zubarev, E. R. Chem. Mater. 2013, 25, 1450. doi: 10.1021/cm303661d

    28. [28]

      (28) Wang, Y.; Wang, F. H.; Guo, Y.; Chen, R. J.; Shen, Y. Y.; Guo, A.J.; Liu, J. Y.; Zhang, X.; Zhou, D. J.; Guo S. R. J. Nanopart. Res. 2014, 16, 2806. doi: 10.1007/s11051-041-2806-3

    29. [29]

      (29) Sirajuddin.; Mchler, A.; Torriero, A. A.; Nafady, A.; Lee, C. Y.; Bond, A. M.; Mullane, A. P.; Bhargava, S.K. Colloids Surf., A 2010, 370, 35. doi: 10.1016/j.colsurfa.2010.08.041

    30. [30]

      (30) Lohse, S. E.; Murphy, C. J. Chem. Mater. 2013, 25, 1250. doi: 10.1021/cm303708p

    31. [31]

      (31) Zhan, Q. Q.; Qian, J.; Li, X.; He, S. L. Nanotechnology 2010, 21, 055704. doi: 10.1088/0957-4484/21/5/055704

    32. [32]

      (32) Connor, E. E.; Mwamuka, J.; Gole, A.; Murphy, C. J.; Wyatt, M.D. Small 2005, 1, 325. doi: 10.1002/smll.200400093

    33. [33]

      (33) Charan, S.; Sanjiv, K.; Singh, N.; Chien, F. C.; Chen, Y. F.; Nergui, N. N.; Huang, S. H.; Kuo, C. W.; Lee, T. C.; Chen, P. L.Bioconjugate Chem. 2012, 23, 2173. doi: 10.1021/bc3001276

    34. [34]

      (34) Liu, X. S.; Huang, N.; Li, H.; Wang, H. B.; Jin, Q.; Ji, J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 5657. doi: 10.1021/am5001823

    35. [35]

      (35) Chang, G. R.; Lu, X. Y; Hu, F. K.; Chen, L.; Pan, C. Fine Chem. 2016, 33 , 491. [常贯儒, 鲁信勇, 胡逢恺, 陈龙, 潘成兵. 精细化工, 2016, 33, 491.] doi: 1 0.13550/j. jxhg.2016.05.002

    36. [36]

      (36) Chang, C. S.; Rothberg, L. J. Chem. Mater. 2015, 27 , 3211. doi: 10.1021/cm504086z

    37. [37]

      (37) Wang, Y.; Zhou, F. Z.; Sun, H. H. New Chem. Mater. 2016, 44, 84. [王怡, 周凤珍, 孙宏浩. 化工新型材料, 2016, 44, 84.]

    38. [38]

      (38) Gao, B.; Xu, J.; He, K. W.; Shen, L.; Chen, H.; Yang, H. J.; Li, A. H.; Xiao, W. H. Mol. Imaging Biol. 2016, 18, 667. doi: 10.1007/s11307-016-0938-9

    39. [39]

      (39) Park, H.; Lee, S.; Chen, L.; Lee, E. K.; Shin, S. Y.; Lee, Y. H.; Son, S. W.; Oh, C. H.; Song, J. M.; Kang, S. H.; Choo, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 7444. doi: 10.1039/B904592A

    40. [40]

      (40) Jin, X. T.; Liu, G.; Li, J. Z.; Sun, L. L.; Wang, J. R.; Li, J. F.; Li, P.; Chen, W. Q.; Wang, Q.; Tong, T. Chem. J. Chin. Univ. 2016, 37, 224. [金新天, 刘刚, 李君哲, 孙丽丽, 王俊荣, 李俊锋, 李沛, 陈文庆, 王强, 佟倜. 高等学校化学学报, 2016, 37, 224.] doi: 10.7503/cjcu20150662

    41. [41]

      (41) Tong, L.; He, W.; Zhang, Y. S.; Zheng, W.; Cheng, J. X.Langmuir 2009, 25, 12454. doi: 10.1021/la902992w

    42. [42]

      (42) Bickford, L.; Sun, J.; Fu, K.; Lewinski, N.; Nammalvar, V.; Chang, J.; Drezek, R. Nanotechnol 2008, 19, 315102. doi: 10.1088/0957-4484/19/31/315102

    43. [43]

      (43) Liu, M. Z.; Guyot-Sionnest, P. J. Phys. Chem. B. 2005, 109, 22192. doi: 10.1021/jp054808n

    44. [44]

      (44) Johnson, C. J.; Dujardin, E.; Davis, S. A.; Murphy, C. J.; Mann, S. J. Mater. Chem. 2002, 12, 1765. doi: 10.1039/B200953F

    45. [45]

      (45) Nikoobakht, B.; El-Sayed, M. A. Langmuir 2001, 17, 6368. doi: 10.1021/la010530o

    46. [46]

      (46) Wang, Y. L.; DePrince, A. E., III; Gray, S. K.; Lin, X. M.; Pelton, M. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 2692. doi: 10.1021/jz1010048

    47. [47]

      (47) Wang, F.; Cheng, S.; Bao, Z. H.; Wang, J. F. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 10344. doi: 10.1002/anie.201304364

    48. [48]

      (48) Nikoobakht, B.; El-Sayed, M. A. Langmuir 2001, 17, 6368. doi: 10.1021/la010530o

    49. [49]

      (49) Lee, S.; Anderson, L. J. E.; Payne, C. M.; Hafner, J. H. Langmuir 2011, 27, 14748. doi: 10.1021/la202918n

    50. [50]

      (50) Kou, X. S.; Zhang, S. Z.; Yang, Z.; Tsung, C. K.; Stucky, G. D.; Sun, L. D.; Wang, J. F.; Yan, C. H. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 6402. doi: 10.1021/ja0710508

    51. [51]

      (51) Kou, X. S.; Sun, Z. H.; Yang, Z.; Chen, H. J.; Wang, J. F.Langmuir 2009, 25, 1692. doi: 10.1021/la802883p

    52. [52]

      (52) Guo, H. Y.; Lu, L, H.; Wu, C.; Pan, J. G.; Hu, J. W. Acta Chim. Sin. 2009, 67, 1603. [郭红燕, 芦玲慧, 吴超, 潘建高, 胡家文. 化学学报, 2009, 67, 1603.] doi: 10.3724/SP.J.1096.2013.30148

    53. [53]

      (53) Li, C. Z.; Male, K. B.; Hrapovic, S.; Luong, J. H. Chem. Commun. 2005, 31, 3924. doi: 10.1039/b504186d

    54. [54]

      (54) Ye, J. Q.; Zhang, Y.; Huang, H.; Wang, J.; Jiang, Z.; Bai, M. Sens. Actuators, B 2017, 243, 1255. doi: 10.1016/j.snb.2016.12.098

    55. [55]

      (55) He, X.; Wang, S. P.; Zhou, Y. F.; Huang, C. M.; Lyuqiu, S. J.; Ning, S. B. Chin. J. Zoonose 2016, 32, 315. [何鑫, 汪世平, 周云飞, 黄成铭, 闾丘思嘉, 宁水兵. 中国人兽共患病学报, 2016, 32, 315.] doi: 10.3969/j.issn.1002-2694.2016.04.001

    56. [56]

      (56) Cao, J.; Galbraith, E. K.; Sun, T.; Grattan, K. T. Sens. Actuators, B 2012, 169, 360. doi: 10.1016/j.snb.2012.05.019

    57. [57]

      (57) Ferlay, J.; Shin, H. R.; Bray, F.; Forman, D.; Mathers, C.; Parkin, D.W. Int. J. Cancer. 2010, 127, 2893. doi: 10.1002/ijc.25516

    58. [58]

      (58) Stout, N. K.; Lee, S. J.; Schechter, C. B.; Kerlikowske, K.; Alagoz, O.; Berry, D.; Buist, D.S.; Cevik, M.; Chisholm, G.; deKoning, H. J.; Huang, H.; Hubbard, R. A.; Miglioretti, D. L.; Munsell, M. F.; Trentham-Dietz, A.; van Ravesteyn, N. T.; Tosteson, A. N.; Mandelblatt, J. S. J. Natl. Cancer. Inst. 2014, 106, 092. doi: 10.1093/jnci/dju092

    59. [59]

      (59) Bevers, T. B.; Anderson, B. O.; Bonaccio, E.; Buys, S.; Daly, M.B.; Dempsey, P.J.; Farrar, W. B.; Fleming, I.; Garber, J. E.; Harris, R. E.; Heerdt, A. S.; Helvie, M.; Huff, J.G.; Khakpour, N.; Khan, S. A.; Krontiras, H.; Lyman, G.; Rafferty, E.; Shaw, S.; Smith, M. L.; Tsangaris, T. N.; Williams, C.; Yankeelov, T. J. Natl. Compr. Cancer Network 2009, 7, 1060.

    60. [60]

      (60) Moran, M. S.; Kaufman, C.; Burgin, C.; Swain, S.; Granville, T.; Winchester, D. P. J. Oncol. Pract. 2013, 9, e62. doi: 10.1200/JOP.2012.000636

    61. [61]

      (61) Steve, H. P. Cancer 1994, 74, 256. doi: 10.1002/cncr.2820741309

    62. [62]

      (62) Calhoun, K. E.; Anderson, B. O. J. Clin. Oncol. 2014, 32, 2191. doi: 10.1200/JCO.2014.55.6324

    63. [63]

      (63) Li, Y.; Zhang, Y. L.; Zhao, M.; Zhou, Q. Q.; Wang, L. L.; Wang, H. Z.; Wang, X. H.; Zhan, L. S. R. Soc. Chem. 2016, 52, 3959. doi: 10.1039/C6CC01014H

    64. [64]

      (64) Cho, E. C.; Liu, Y.; Xia, Y. N. Angew. Chem. Int. Edit. 2010, 49, 1976. doi: 10.1002/anie.200906584

    65. [65]

      (65) Yu, C. C.; Hu, Y.; Duan, J. H.; Yuan, W.; Wang, C.; Xu, H. Y.; Yang, X. D. Plos One 2011, 6 , e24077. doi: 10.1371/journal.pone.0024077

    66. [66]

      (66) Yang, Y. D.; Liu, G, Z.; Li, D. Z.; Xu, J. H.; Yang, L. M. Chin. Sci. Bull. 2015, 60, 817. [杨玉东, 刘公召, 李冬至, 徐菁华, 杨林梅. 科学通报, 2015, 60, 817] doi: 10.1360/N972014-00887

    67. [67]

      (67) Luo, T.; Huang, P.; Gao, G.; Shen, G.; Fu, S.; Cui, D.; Zhou, C.; Ren, Q. Opt. Express 2011, 19, 17030. doi: 10.1364/OE.19.017030

    68. [68]

      (68) Zhang, J. B.; Balla, N. K.; Gao, C.; Sheppard, C. J.; Yung, L. Y.; Rehman, S.; Teo, J. Y.; Kulkarni, S. R.; Fu, Y.H.; Yin, S. J. Aust. J. Chem. 2012, 65, 290. doi: 10.1071/CH12037

    69. [69]

      (69) Joshi, P. P.; Yoon, S. J.; Hardin, W. G.; Emelianov, S.; Sokolov, K.V. Bioconjugate Chem. 2013, 24, 878. doi: 10.1021/bc3004815

    70. [70]

      (70) Lajunen, T.; Viitala, L.; Kontturi, L.S.; Laaksonen, T.; Liang, H.; Vuorimaa-Laukkanen, E.; Viitala, T.; Le Guével, X.; Yliperttula, M.; Murtomäki, L.; Urtti, A. J. Controlled Release 2015, 203, 85.

    71. [71]

      (71) Mayer, G.; Heckel, A. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2006, 45, 4900. doi: 10.1002/anie.200600387

    72. [72]

      (72) Zhong, Y. N.; Wang, C.; Cheng, L.; Meng, F. H.; Zhong, Z. Y.; Liu, Z. Biomacromolecules 2013, 14, 2411. doi: 10.1021/bm400530d

    73. [73]

      (73) Wijaya, A.; Schaffer, S. B.; Pallares, I. G.; Hamad-Schifferli, K..ACS Nano 2009, 3, 80. doi: 10.1021/nn800702n CCC: $40.75

    74. [74]

      (74) Park, H.; Yang, S.; Kang, J. Y.; Park, M. ACS Med. Chem. Lett. 2016, 7, 1087. doi: 10.1021/acsmedchemlett.6b00293

    75. [75]

      (75) Ali, H. R.; Ali, M. R.; Wu, Y.; Selim, S. A.; Abdelaal, H. F.; Nasr, E. A.; El-Sayed, M. A. Bioconjugate Chem. 2016, 27, 2486. doi: 10.1021/acs.bioconjchem.6b00430

    76. [76]

      (76) Dickerson, E. B.; Dreaden, E. C.; Huang, X. H.; El-Sayed, I. H.; Chu, H. H.; Pushpanketh, S.; McDonald, J. F.; El-Sayed, M. A.Cancer Lett. 2008, 269, 57. doi: 10.1016/j.canlet.2008.04.026

    77. [77]

      (77) Li, W. Q.; Sun, C. Y.; Wang, F.; Wang, Y. C.; Zhai, Y. W.; Liang, M.; Liu, W. J.; Liu, Z. M.; Wang, J.; Sun, F. Nano Lett. 2013, 13, 2477. doi: 10.1021/nl400536d

    78. [78]

      (78) Bagley, A. F.; Hill, S.; Rogers, G. S.; Bhatia, S. N. ACS Nano 2013, 7, 8089. doi: 10.1021/nn4033757

    79. [79]

      (79) Zhou, T.; Yu, M. F.; Zhang, B.; Wang, L. M.; Wu, X. C.; Zhou, H. J.; Du, Y. P.; Hao, J. F.; Tu, Y. P.; Chen, C. Y.; Wei, T. T. Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 6922. doi: 10.1002/adfm.201401642

    80. [80]

      (80) Huang, X. H.; EI-Sayed, I. H.; EI-Sayed, M. A. Methods Mol. Biol. 2010, 624, 343. doi: 10.1007/978-1-60761-609-2_23

  • 加载中
WeChat 扫一扫看文章
计量
  • PDF下载量:  10
  • 文章访问数:  1107
  • HTML全文浏览量:  173
文章相关
  • 发布日期:  2017-04-11
  • 收稿日期:  2017-01-03
  • 修回日期:  2017-03-13
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章

All Rights Reserved by the Chinese Chemical Society   中国化学会 版权所有 京ICP备05002797号

本系统由北京仁和汇智信息技术有限公司开发    技术支持: info@rhhz.net