水溶性金纳米棒
金纳米棒综述
1.1引言水质监测与金纳米棒纳米材料具有独特的物理化学和光学性质，被誉为“21世纪最有前途的材料”，与生物技术、信息技术共同作为21世纪社会经济发展的三大支柱和战略制高点[1]。
其中，自罗马帝国和早期中国采用经验法合成金纳米和银纳米胶体颗粒以来，贵金属纳米颗粒自的光学特性就备受追捧[2-4]。
然而，只是在近二十年来，科学家们在真正掌握合成形状可控的各向异性的金属纳米颗粒。
金纳米棒由于具有特殊的物理特性，在纳米电子学、光学、生物医药等领域[5]都有广泛应用。
本文综述了金纳米棒的合成方法和机理以及其在化学生物传感方面的研究，并对其在离子检测方面进行了一定的研究。
1.2 金纳米棒的合成成功合成出均一稳定的金纳米棒对其应用至关重要。
球形金纳米颗粒的合成可以追溯到一个世纪以前，合成金纳米棒颗粒最普遍的方法是柠檬酸盐还原法。
这种方法将一定量的柠檬酸盐加入到沸腾的氯金酸溶液中，通过调节柠檬酸盐和氯金酸的比例可以轻松调节制备的金纳米颗粒的尺寸[6-8]。
而金纳米棒的合成方法更加复杂，合成金纳米棒的较为成功有效的方法在过去十年中才实现。
比较幸运的是，金纳米棒有趣的是光学特性，吸引了大量的研究人员为之不懈努力。
合成不同结构的金纳米棒的方法有多种。
第一种是Murphy [9]和El-Sayed[10]等发明的湿化学合成法，然而，所有这些技术制备的只是单晶纳米棒。
第二种是在某种模板表面还原金，这种方法制备的为多晶的纳米棒。
最后一种方法为在一些有机溶剂中合成不同形态的纳米棒，像超薄纳米棒和纳米线。
1.2.1 晶种生长法在多种金纳米棒的合成方法中，由于晶种生长法过程操作简单，并且高质量、高产量，纳米棒尺寸控制简单，易于表面改性[11]，所以应用最为广泛。
Jana[12]等首次在2001年证明了种子生长法制备金纳米棒。
该方法首先通过硼氢化钠在含有柠檬酸钠的环境中还原氯金酸，来制备柠檬酸盐包覆的3~4nm金纳米种子溶液，然后将种子溶液加入到含有氯金酸、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、抗坏血酸和硝酸银的混合溶液中，使种子溶液中的金纳米颗粒生长。
水溶的球形金纳米颗粒尺寸：30-100nm
水溶的球形金纳米颗粒尺寸：30-100nm水溶的球形金纳米颗粒尺寸:30-100nm本文公开了一种球形金纳米颗粒的制备方法与应用。
制备了一种高浓度、高稳定性的均匀金纳米颗粒。
该金纳米颗粒具有长期稳定、高效的拉曼增强活性，可作为一种商品化的表面增强拉曼光谱基底材料使用。
该制备方法具有操作简单、条件温和、重复性好和成本低等优点。
(1)往聚四氟乙烯反应釜中依次加入水、氯金酸、聚乙烯吡咯烷酮、甲胺水溶液(30wt%)，搅拌至得到澄清溶液。
其中氯金酸在水中的质量分数为0。
05wt%，聚乙烯吡咯烷酮在水中的质量分数为10wt%，甲胺在水中的质量分数为1wt%。
(2)将聚四氟乙烯反应釜装入不锈钢外衬中，密封，置于140"C烘箱中。
(3)8小时后停止反应，自然降温，得到产物命名为球形金纳米颗粒。
结果见图1、图2和图3。
图1为实施例1所得金纳米颗粒的扫描电镜图，金纳米颗粒尺寸均匀。
量子点定制产品目录：2-己基癸酸修饰全无机钙钛矿量子点材料2-甲基丁酸(MMBA)修饰的CdS、ZnS量子点3-巯基丙酸(MPA)包覆碲化镉量子点(CdTe QDs)3-巯基丁酸(3MBA)修饰的CdS、ZnS量子点Ag3PO4量子点修饰Ag3PO4/Bi2WO6异质复合材料Ag量子点修饰高熵氧化物复合材料Au@TiO量子点修饰花状三维石墨烯Bi2WO6量子点(QDs)修饰Bi2MoO6-xF2x异质结Bi量子点修饰C掺杂二维BiOCl纳米片CdS/CdSe/CdS量子点修饰全无机钙钛矿太阳能电池CdSe/CdS复合量子点修饰P3HT/CdSe/CdS/TiO2杂化太阳能电池CdSe/ZnS量子点修饰槲皮素抗菌以上资料来自小编axc,2022.03.17以上文中提到的产品仅用于科研，不能用于人体。
金纳米棒在生物传感器中的应用
金纳米棒在生物传感器中的应用生物传感器是一种用于检测生物分子的设备，它可以在研究生物学、医学、环境等领域发挥重要作用。
金纳米棒作为一种新型的纳米材料，在生物传感器中具有广泛的应用前景。
本文将介绍金纳米棒在生物传感器中的应用，并探讨其优点和挑战。
一、金纳米棒的特性首先，需要了解金纳米棒的特性。
金纳米棒是直径大约为10到100纳米，长度大约为20到200纳米的金纳米粒子。
相较于其他金纳米材料，金纳米棒的形状更为规则，有更多的表面积，这使得其表面成键或吸附生物分子的能力更强。
另一方面，金纳米棒的长宽比也决定了其表现出的电磁学性质。
在特定波长范围内，金纳米棒可以吸收、散射和反射光线，这使得其可以通过光谱检测方式进行生物分子检测。
二、金纳米棒的应用金纳米棒在生物传感器中的应用主要可以分为两种情况：一种是将金纳米棒作为生物分子探针；另一种是利用其独特的电磁学性质作为生物分子检测信号。
1. 生物分子探针将金纳米棒作为生物分子探针，主要是将其表面修饰上特定的分子结构，以便能够特异性地识别目标分子。
例如，可以通过硫化作用，在金纳米棒表面修饰上硫醇分子，然后将硫醇分子与一类生物分子（如DNA、蛋白质等）的亲和配对结构相结合。
这样一来，金纳米棒就可以用于检测相应的生物分子。
2. 电磁学性质金纳米棒的独特电磁学性质同样也可以用作生物分子的检测信号。
在金纳米棒表面修饰上目标生物分子后，可以通过纳米棒表面的光电效应对其进行检测。
这种检测方法可用于检测DNA、蛋白质、病毒、细胞等生物分子的存在。
三、金纳米棒的优点相较于传统的生物传感器，金纳米棒在生物传感器中的应用有以下优点：1. 灵敏度高金纳米棒具有较大的比表面积和较高的静电能力，可以精确地识别和捕获大量的生物分子。
这一特性意味着金纳米棒的灵敏度可以比传统传感器更高。
2. 特异性更好金纳米棒的表面可以通过修饰分子引入特异性识别结构，能够更精确地鉴定目标分子和特定的生物学进程。
金纳米棒的制备和应用
金纳米棒的制备及其在生命科学上的应用第一章研究背景金属纳米微粒的研究，尤其是对其形貌可控制备及其相关应用的性质和应用研究一直是材料科学以及相关领域的前沿热点。
非球形的金纳米颗粒如棒、线、管及核壳结构相继被成功合成，其各种性质不仅仅依赖于尺寸而且还依赖于拓扑结构，其中金纳米棒（gold nanorods，GNRs）是最受关注的一类。
金纳米棒是一种尺度从几纳米到上百纳米的棒状金纳米颗粒。
金是一种贵金属材料，化学性质非常稳定，金纳米颗粒沿袭了其体相材料的这个性质，因此具有相对稳定，却非常丰富的化学物理性质。
金纳米棒拥有随长宽比变化，从可见到近红外连续可调的表面等离子体共振波长，极高的表面电场强度增强效应（高至107倍），极大的光学吸收、散射截面，以及从50%到100%连续可调的光热转换效率。
由于它独特的光学、光电、光热、光化学、以及分子生物学性质，金纳米棒在材料科学界正受到强烈的关注，并引发众多材料学家、生物化学家、医学家、物理学家、微电子工程师等科研工作者对之进行广泛和深入的研究。
第二章 GNRs的制备及修饰2.1 GNRs的制备近年来，对于金纳米棒的合成已经研究出来许多有效的方法。
主要分为晶种生长法，模板法，电化学法和光化学法等不同方法制备出分散性好颗粒均匀的金纳米棒。
2.1.1 晶种法晶种法研究的时间最长，因此研究的最深入。
晶种可以是球型金纳米粒子，或者是短的金纳米棒。
晶种法合成金纳米棒可以分为三个步骤：晶种的制备、生长液的配置、金纳米棒的生成。
1 种子制备：将5mL 0.50 mM氯金酸（HAuCl4)溶液与5 mL 0.2M十六烷基溴化铵（CTAB）混合，加入0.6 mL 冰冻的0.01 M 硼氢化钠（NaBH4）溶液，搅拌 2 min 后 25℃静置2h。
2 生长溶液制备：向反应容器中依次加入5mL 0.20 M CTAB，5mL 1 mM HAuCl4， 0.5 mL硝酸银（AgNO3）， 0.07 mL 0.10 M抗坏血酸（AA），搅拌 2 min。
金纳米棒的生长机理
金纳米棒的生长机理
金纳米棒是一种常见的纳米材料，其生长机理主要涉及到溶液中金离子的还原和晶体生长两个过程。
1.金离子的还原：金纳米棒的生长通常是通过溶液中的金离子被还原成金原子的过程开始的。
这一步通常需要在含有还原剂的溶液中进行。
常用的还原剂包括氢气、柠檬酸、维生素C等。
当还原剂存在时，金离子会接受电子从而被还原成金原子。
2.核形成：在还原剂的作用下，金离子逐渐被还原成金原子，并开始在溶液中形成小的金核。
这些金核是纳米棒生长的起始点。
3.金纳米棒的形成：一旦金核形成，它们会在溶液中沿着特定的方向发生晶体生长。
这个方向通常由溶液中的表面活性剂或者模板分子所决定。
在生长过程中，金原子会沉积在金核的表面，并在特定的方向上持续生长，最终形成金纳米棒的结构。
4.形态控制：金纳米棒的形态可以通过控制生长条件来调控。
例如，通过调节溶液中金离子和还原剂的浓度、温度、pH值、表面活性剂的类型和浓度等参数，可以实现对金纳米棒形态的控制，如长度、直径和纵横比等。
总的来说，金纳米棒的生长机理主要涉及金离子的还原和晶体生长两个步骤，通过控制生长条件可以实现对金纳米棒形态的精确控制。
金纳米棒
展望与挑战
金纳米棒由于其具有的独特的光学性质，使其在生物标记、生物检测、生物 成像、疾病的治疗以及信息存储等领域有着广阔的应用前景。 如何在一些实验条件包括纳米微粒的吸收和散射截面，以及纳米微粒和靶向 抗体的结合，纳米生物分子结合体对细胞的靶向标记等都还需进一步优化。 近红外光传输到不同癌症病变细胞的最有效方法及金纳米棒光热作用机理还 有待进一步研究。 基于纳米微粒对细胞的光热损伤机制还不能很好地阐述，需要更深层次的研 究。 金纳米棒颗粒的生物无毒化修饰方面还存在着有待解决的困难。
金纳米棒（GNRs）
简介
1971年，Faulk和Taylor首先将胶体金作为标记物引入免疫学研究中。从此， 金纳米粒子引起了许多科学家的关注和世界性的研究热潮。 近年来, 人们对金纳米材料的研究取得了长足的进步, 不但可以制备出不同尺 寸的球形粒子, 还可以对其形貌加以控制, 并且发现了一些特殊的实验现象和 物理性质 。 其中研究最为广泛、最具应用潜力的是金纳米棒( NRs) , 其制备过程中采用 不同的实验参数, 可实现对其比率( 长比宽) 的精确调控。更为重要的是, 金纳 米棒有着独特的光学性质[ 棒状粒子具有横向和纵向表面等离子体共振( SPR) 双谱峰], 且纵向SPR 峰位( 从可见区到近红外区) 取决于棒状粒子的比率, 通 过控制不同比率, 可以实现纵向SPR 峰位置的人为调控。
应用——医疗诊断
纳米金由于体积小，可以被多种基团修饰和其光学特性，成为疾病诊断新的 研究对象。纳米金可以被多种物质修饰获得对肿瘤细胞的靶向性。 其诊断原理如下：①不同直径的纳米金具有特定的吸收光谱，可以对特定长 度的红外线产生吸收的峰值。②由于EGFR抗体修饰的纳米金可以选择性的聚 集于肿瘤细胞中，从而使肿瘤细胞中高浓度的纳米金之间互相作用产生等离 子共振现象，导致其吸光谱发生红移，而正常细胞中由于不存在纳米金或者 纳米金浓度过低难以产生等离子共振现象，因此应用光声和超声波谱诊断法 可以明显的区别肿瘤细胞与正常细胞，使肿瘤细胞清晰地被诊断出。
金纳米棒的制备和应用
金纳米棒的制备及其在生命科学上的应用第一章研究背景金属纳米微粒的研究，尤其是对其形貌可控制备及其相关应用的性质和应用研究一直是材料科学以及相关领域的前沿热点。
非球形的金纳米颗粒如棒、线、管及核壳结构相继被成功合成，其各种性质不仅仅依赖于尺寸而且还依赖于拓扑结构，其中金纳米棒（gold nanorods，GNRs）是最受关注的一类。
金纳米棒是一种尺度从几纳米到上百纳米的棒状金纳米颗粒。
金是一种贵金属材料，化学性质非常稳定，金纳米颗粒沿袭了其体相材料的这个性质，因此具有相对稳定，却非常丰富的化学物理性质。
金纳米棒拥有随长宽比变化，从可见到近红外连续可调的表面等离子体共振波长，极高的表面电场强度增强效应（高至107倍），极大的光学吸收、散射截面，以及从50%到100%连续可调的光热转换效率。
由于它独特的光学、光电、光热、光化学、以及分子生物学性质，金纳米棒在材料科学界正受到强烈的关注，并引发众多材料学家、生物化学家、医学家、物理学家、微电子工程师等科研工作者对之进行广泛和深入的研究。
第二章GNRs的制备及修饰2.1 GNRs的制备近年来，对于金纳米棒的合成已经研究出来许多有效的方法。
主要分为晶种生长法，模板法，电化学法和光化学法等不同方法制备出分散性好颗粒均匀的金纳米棒。
2.1.1 晶种法晶种法研究的时间最长，因此研究的最深入。
晶种可以是球型金纳米粒子，或者是短的金纳米棒。
晶种法合成金纳米棒可以分为三个步骤：晶种的制备、生长液的配置、金纳米棒的生成。
①种子制备：将5mL 0.50 mM氯金酸（HAuCl4)溶液与5 mL 0.2M十六烷基溴化铵（CTAB）混合，加入0.6 mL 冰冻的0.01 M 硼氢化钠（NaBH4）溶液，搅拌2 min 后25℃静置2h。
②生长溶液制备：向反应容器中依次加入5mL 0.20 M CTAB，5 mL 1 mM HAuCl4，0.5 mL硝酸银（AgNO3），0.07 mL 0.10 M抗坏血酸（AA），搅拌2 min。
金纳米棒在生物医学中的应用
二： NRs表面修饰技术及其功能化研究进展 三： NRs在生物医学中的应用 四：应用前景展望
1、 GNRs合成方法：
晶种生长法基本原理是在反应溶液中加入一定 量的金纳米颗粒晶种（约3 nm），在表面活性 剂分子的作用下，晶种颗粒定向生长为一定轴 比的金或银纳米棒。 可通过改变溶液中晶种的量、反应物的浓度以 及溶液pH值可调节纳米棒的长短轴比值。
图3 不同条件下混合物的AR柱状图
图c、d 为800nm、1100nm激光照射后上清液(DNA)的荧光图谱 图e、f 为对应800nm、1100nm光照的FAM-DNA、TMR-DNA的释出百分比 说明: 800nm照射可从纳米囊状物中选择性释放FAM-DNA，而没有打断TMR-DNA-纳米骨状物。 1100nm照射可从纳米骨状物中选择性释放TMR-DNA，而不会打断FAM-DNA-纳米囊状物。
1、 无机材料修饰技术及功能化
用 二 氧 化 硅 来 包 覆 NRs 构 建 核 - 壳 结 构 （NRs@SiO2）将提供一种解决CTAB的毒性 和难于生物修饰问题的有效方法。 包裹二氧化硅后得到的复合粒子已经在生物 检测、生物识别领域得到了广泛的应用。
2、表面活性剂修饰技术及功能化
随着纳米技术的迅速发展，NRs已经在 生物分离、DNA检测、荧光探针、生物成像 和光热治疗、靶向药物释放等许多领域展 现了良好的应用前景，但仍然面临许多亟 待解决的问题。
1、荧光探针
用生物传感器来对病毒抗原定性定量分析，是一 个比较好的选择，快速准确方便。
2、生物成像和光热治疗
具有近红外吸收功能的金属纳米材料是一 种理想的红外断层成像的显影剂，这种成 像技术可以利用吸收或散射的光形成图像。 因为近红外激光具有良好的非离子特性和 强的机体组织的透过能力，可以避免X-Ray 和放射性检测对人体的伤害。近红外激发 是非常理想的选择，有希望在疾病的诊断 和监测中得到应用。
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金纳米材料是纳米材料的一类，就目前而言，其种类虽然没有磁性纳米材料的丰富，但也有越来越多的金纳米材料开始被广泛应用，本次就分享其中的一种—水溶性金纳米棒。
金纳米棒由于其独特的表面等离子共振（surface plasmon resonance, SPR）性质及良好的生物相容性被广泛地应用于生物医学领域。
相比于其他金纳米结构，金纳米棒的SPR峰随长径比的增高向近红外区红移。
根据长径比不同，金纳米棒的水溶液呈现出蓝色、棕色、棕红色等颜色。
由于可见光不容易穿透生物组织，而高长径比的金纳米棒在近红外区对光的吸收和散射能力都很强，因此对于皮下组织的癌症治疗是很好的选择。
金纳米棒在药物载体、肿瘤诊断、激光热疗、光声成像、计算机断层扫描（CT）成像等研究有广泛的应用。
水溶性金纳米棒的制备方式一般有三种。
第一种是模板法，即在表面活性剂水溶液中,采用电化学和光化学还原法可在多孔氧化铝、聚碳酸酯膜或碳纳米管模板制备金纳米棒，然后通过溶解模板可释放出其中的纳米棒。
这种方式制备的
金纳米棒其纳米林的直径会受模板孔径的限制,比较均匀,缺点则是纳米棒的长度难以精确控制。
第二种是电化学合成法，即在一个双电极电化学反应池中，以Au片作为阳极提供金原子，不同链长的阳离子表面活性剂提供棒生长所需的模板，整个反应体系处于超声状态。
以该法合成的金纳米棒,其长径比(AR)可通过调节电流密度进行调控，在电极表面上生成的金纳米棒是在超声作用下进入溶液的。
第三种是种子生长法是在金纳米棒的合成方法中较为常用方法。
一般主分为两步：首先制备小粒径(3 ~4 nm)的球形金纳米颗粒种子，然后在棒状胶束溶液中让制备的金纳米颗粒生长成棒状。
种子生长法使整体的反应速率及生长速率均得以提高；并且其产物的粒径能够通过改变生长液中金盐与纳米颗粒种子的摩尔比例进行控制。
上述是对水溶性金纳米棒的相关介绍，下面介绍一家研发生产纳米材料的公司。
南京东纳生物科技有限公司是一家集产学研于一体的高新技术型企业，主要
从事纳米材料及生物医学纳米技术，功能微球、体外诊断试剂与仪器等研发与生产。
公司拥有一批包括多名创业教授、博士后、博士及硕士的自主研发队伍，同时广泛联合各知名高校院所及医院的专家团队。