金纳米棒有毒吗
水溶性金纳米棒
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。
纳米金材料的卫生应用
纳米金材料的卫生应用近年来，纳米技术的应用越来越普及，而其中纳米金材料的应用也越来越受到关注。
纳米金材料具有较高的表面积和独特的性质，因此在卫生领域中有着广泛的应用，如医学、食品、卫生用品等。
本文将从不同领域介绍纳米金材料的卫生应用。
一、医学领域纳米金材料在医学领域中已有多种应用。
首先，纳米金材料被用于药物输送系统。
纳米金颗粒具有小的大小和高比表面积，便于药物分子的穿透和传递，因此纳米金材料可以作为药物输送系统的载体，用于治疗癌症、糖尿病等疾病。
其次，纳米金材料也被用于医学影像学。
纳米金颗粒可以强烈吸收X射线，因此可以作为CT扫描剂和X射线对比剂使用。
纳米金颗粒还可以用于MRI成像，因为它们可以产生磁化信号，增强图像的对比度。
另外，纳米金材料还可以用于免疫检测。
纳米金颗粒可以与生物分子如抗体结合，因此可以检测出癌症标志物、病毒和菌类等。
纳米金颗粒的检测灵敏度高、快速和精确，因此被认为是一种有前途的免疫检测方法。
二、食品领域纳米金材料在食品领域中也有广泛的应用。
由于纳米金材料本身不含有毒物质，因此可以用于饮料、糖果、饼干等食品的包装材料中，保持食物的新鲜度和质量。
此外，纳米金材料还可以用于食品质量检测。
例如，纳米金颗粒可以与细菌、病毒结合，实现快速检测食品中的细菌、病毒等有害物质。
三、卫生用品领域纳米金材料还可以用于卫生用品领域。
例如，纳米金颗粒可以用于制造口罩和空气净化器滤网，能够有效地过滤空气中的病毒、细菌、PM2.5等。
而在纺织品上加入纳米金材料可以实现抗菌和抗臭的作用，因此可以用于制造衣物，尤其是运动衣物和内衣物。
总结纳米金材料在卫生领域中有着广泛的应用，不仅在医学、食品、卫生用品领域有着重要的作用，还可以用于环境治理、水处理、能源等方面。
但是需要注意的是，纳米金材料的安全性和环境影响还需要进一步研究和探索。
因此，在纳米金材料的应用过程中，必须重视其安全性和环境影响，以确保其在卫生领域中得到安全、有用和可持续的应用。
金纳米粒子的细胞毒性(一)：尺寸的影响
金纳米粒子的细胞毒性(一)：尺寸的影响2016-08-16 12:45来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部AuNPs查阅文献时，在AuNPs的尺寸对细胞作用方面可以看到许多相互矛盾的报道。
例如Pan 等制备了4种1.4nm左右和15 nm多种粒径的金颗粒(AuNPs)，他们提出：AuNPs的毒性是尺寸依赖的，1.4 nm时表现最强毒性，尺寸小于或大于1.4 nm时毒性逐渐减弱。
并且提出1.4 nm颗粒的明显毒性主要是因为它可以立体选择性地连接到B-DNA的大沟，从而造成对细胞的损伤。
但是在他们的实验中，在尺寸1.4 nm之外的几个AuNPs(0.8，1.2和1.8 nm)都具有相似毒性，不具有特异性，解释难以令人信服。
他们的实验还表明，当纳米颗粒大于15 nm时，是贴在细胞膜上而无害的，而Connor等则报告18 nm以下的含有各种表面修饰物(如半胱氨酸、柠檬酸钠、生物素和葡萄糖)的AuNPs对于人体细胞是无毒的，其毒性是由于所用的保护剂溴化十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)造成的。
如果将CTAB去除干净，那么AuNPs对细胞是无毒的。
Shukla等报道了由赖氨酸加上聚赖氨酸共同修饰的3.5 nm AuNPs不具有毒性和免疫原性。
Soenen等指出AuNPs浓度对细胞毒性的影响。
他们发现4 nm的聚甲基丙烯酸保护的AuNPs在浓度10 nM时，对于多种敏感细胞系没有观察到明显的细胞参数改变，但是当浓度高于200 nM 时则引起明显的细胞毒性，他们认为这是由于增加了活性氧的原因。
Wang等研究了不同形状、作用时间和表面活性剂等与尺寸小于70 nm AuNPs细胞毒性的关系，认为圆形无毒，棒型有毒，而棒型的毒性主要是其保护剂CTAB所造成。
Yen等比较了金和银纳米颗粒对于巨噬细胞(macrophages)的作用，认为带负电的金纳米颗粒比银纳米颗粒毒性更大。
Gu等将24 nm金颗粒通过半胱胺连接到金膜上，然后将此薄膜与猪的肝细胞共培养，发现细胞可以快速增殖，并且很好的保持了其生物代谢功能。
金纳米棒光热效应杀菌
金纳米棒光热效应在杀菌领域的应用是一项备受关注的新兴技术。
这种技术利用金纳米棒对光的局部表面等离子共振现象，产生强热效应，从而实现对微生物的精准热灭活。
以下将深入探讨金纳米棒光热效应杀菌的原理、方法、应用领域以及未来发展趋势。
### **金纳米棒光热效应原理**金纳米棒的光热效应基于表面等离子共振现象。
当金纳米棒暴露在适当波长的光下时，金纳米棒的自由电子与光场耦合，导致电子被激发至高能级。
这个激发状态下的电子会与周围的原子和分子发生碰撞，产生局部升温效应。
由于金纳米棒的形状和尺寸可以调控，可以使其在特定波长范围内表现出明显的等离子共振峰，即光吸收的峰值。
这种局部表面等离子共振效应使金纳米棒在吸收光能的同时，产生局部高温，从而形成光热效应。
### **金纳米棒光热效应杀菌方法**1. **金纳米棒制备：** 首先，通过合成方法制备具有特定形状和尺寸的金纳米棒。
这可以通过溶液法、溶胶-凝胶法等合成技术实现。
2. **表面功能化：** 为了提高金纳米棒在生物体内的稳定性和生物相容性，通常需要对其进行表面功能化处理，例如涂覆生物相容性的聚合物。
3. **光照射：** 将经过功能化处理的金纳米棒添加到杀菌区域，然后利用激光或可见光源照射样品。
由于金纳米棒对特定波长的光吸收强，会发生局部表面等离子共振效应，产生强热效应。
4. **光热效应杀菌：** 金纳米棒的光热效应导致杀菌区域温度升高，微生物在高温下会受到损伤，从而实现光热效应杀菌。
### **金纳米棒光热效应杀菌的应用领域**1. **医学领域：** 金纳米棒光热效应杀菌被广泛应用于医学领域，特别是用于感染性疾病的治疗。
通过调节金纳米棒的形状和尺寸，可以实现对不同病原体的高效灭活。
2. **食品工业：** 在食品工业中，金纳米棒光热效应杀菌可以用于食品的无害化处理，提高食品的贮存期和安全性。
3. **水处理：** 金纳米棒光热效应也可以应用于水处理领域，通过对水中微生物的杀灭，提高水质的安全性。
金纳米粒子的细胞毒性(二)：表面电荷及保护剂的影响
金纳米粒子的细胞毒性(二)：表面电荷及保护剂的影响2016-08-16 12:52来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部金硫键改造金纳米粒子在研究AuNPs和细胞的作用时，AuNPs的表面性质是极为重要的。
从胶体科学我们知道，要得到稳定的AuNPs，必须在AuNPs的表面上形成带有静电或者亲液的保护层。
因此在制备AuNPs时都要加入稳定剂，形成保护层。
由于加入的稳定剂不同，金颗粒往往呈现不同的表面电荷(正、负电性)、亲水和憎水性，以及对溶剂的溶剂化程度等。
细胞膜表面上的受体是蛋白质，一般情况下氨基酸组成的蛋白质的等电点是在pH = 4.7附近，在中性溶剂中带负电。
因此带有正电荷的AuNPs和细胞膜十分相吸，从而增强了AuNPs进入细胞的可能。
Goodman等利用Au-S键在同样的AuNPs上包覆了不同的稳定剂使之具有不同的电荷。
在和细胞作用时，正电性AuNPs显示毒性，而负电性AuNPs则是无毒的。
Hauck等利用聚电解质的层层组装来改变纳米金棒的表面电荷。
实验表明，对于Hela细胞，带正电荷的纳米金棒的毒性大大超过带相应负电荷的AuNPs。
Chompoosor等的工作表明正电荷的金颗粒具有明显的细胞毒性和基因毒性，这种毒性随所用表面活性剂的憎水链长度增加而降低。
Lin等认为正负电性的金颗粒毒性差异主要有两个原因引起，一方面正电荷颗粒相对负电荷颗粒对于细胞膜有更大的黏附力，因此细胞胞吞效率更高，如果正电性AuNPs尺寸大时，则会在细胞膜上产生一个空洞或者损坏。
这属于破坏性胞吞(necrotic endocytosis)机制引起的细胞毒性。
Pernodet等认为由于细胞内金颗粒的存在，肌动蛋白应力纤维消失，因而对细胞活力产生不利反应，导致细胞外基质的性质发生强烈改变，如细胞伸展、黏附、生长及蛋白合成等。
利用高分子作为稳定剂的AuNPs，由于具有更厚的保护层，而且不容易聚集，因此对细胞作用极慢，表现出是无毒的。
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。
金纳米棒的光学性质及其在生物医学成像和光热疗法中的应用
激光与光电子学进展47,071702(2010)Las er&Op t oelectronics ProgressΖ2010《中国激光》杂志社doi:10.3788/LOP47.071702金纳米棒的光学性质及其在生物医学成像和光热疗法中的应用杨玉东1,2 徐菁华1 杨林梅1 潘卫三2(1沈阳工业大学理学院,辽宁沈阳110178;2沈阳药科大学药学院,辽宁沈阳110023)摘要 与球形金颗粒相比,棒状金颗粒具有更为特殊的表面等离子体共振(SPR)特性,通过控制不同长短轴比可以实现纵向SPR峰位置的人为调控(从可见光区到近红外光区)。
由于金纳米棒表面SPR的强吸收导致的发光特性,使其在生物组织成像,癌症的诊断和治疗中存在着巨大的应用前景。
结合配体的金纳米棒能够特异性地标记癌症细胞上的受体,并提供特定分子的特有信息,进行生物成像和癌症检测。
另外,金纳米棒能够有效地吸收红外光能量进行局部加热,导致蛋白质变性,并致细胞死亡。
主要回顾各种不同尺寸和形状的金纳米棒的光学特性,综述选择性标记的金纳米棒在生物成像、癌症诊断和光热疗法中的研究进展。
关键词 医用光学与生物技术;金纳米棒;生物成像;光热疗法;癌症中图分类号 R318.51;R392.1 OCIS 170.3880160.4236 文献标识码 AOp t ical P r op e r t ies of Gol d N a n or od a n d It s App lica t i o ni n B i ol ogical I m a gi n g a n d P h ot ot he r m al The r ap yY ang Yudong1,2 Xu J inghua1 Y ang Linmei1 Pa Weisan21College of Scie nce,S he nya ng U niversit y of Tech nology,S he nya ng,Li aoni ng110178,Chi n a2School of Pha r m acy,S he nya ng Pha r m aceutical U niversit y,S he nya ng,Li aoni ng110023,Chi n aAbs t r act Compared with sp herical gold particles,rod2shaped ones exhibit more unique p roperties of surface plasma resonance(SPR).Gold nanorods have two SPR peaks.The lengitudinal suface plasma resonances position depends on rods′aspect ratio.Thus,the LSPR′s position can be cont rolled f rom the visible region to the near inf rared by adjusting the aspect ratio of gold nanorods.Gold nanorods have great potential use in biological tissue imaging,cancer diagnosis and therap y because of it′s SPR and st rong absorption induced luminescence.Au2ligand conjugates can specifically target the receptor on cancer cells,p rovide specific information about specific molecules,and allow molecular2specific imaging and cancer detection.Gold nanorods can efficiently absorb optical energy into localized heat,and induce p rotein denaturation and cells death.The optical p roperties of kinds of gold nanorods are summarized,and the research p rogress of selective targeting of gold nanorods in biological imaging,cancer diagnoses and photothermal therapy is reviewed.Key w or ds medical optics and biotechnology;gold nanorods;biological images;antibody;cancer1 引 言近年来,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[1],并且发现了一些特殊的实验现象和物理性质[2]。
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金纳米棒有毒吗
2016-04-23 13:03来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部
检测金纳米棒是否有毒思路图
金纳米棒的光学性质独特，是近年来人们研究的热点。
特别是在生物医学领域，如光热治疗、癌症检测、生物成像、药物运输释放等，展示出极好的应用前景。
于是，另一个关键的问题进入人们的视野，即金纳米棒有毒吗？会不会对正常的生物细胞造成损伤？
金纳米棒合成领域的开拓者Murphy小组对此问题进行了深入研究。
早期他们研究CTAB分子稳定金纳米球的毒性时发现，金纳米粒子无毒性，但金纳米粒子前驱体HAuCl4和CTAB都有细胞毒性。
毒性是由溶液中游离的CTAB
分子而不是连接到金纳米粒子上的CTAB造成的。
但随后许多其他小组研究都表明，CTAB双分子层包裹的金纳米棒是具有细胞毒性的。
这与Murphy小组前期的结论似乎矛盾。
为弄清金纳米棒毒性的来源，Murphy小组设计了对比试验，即比较原始金纳米棒溶液和离心除去棒后上清液的细胞毒性，发现两者细胞毒性接近，证明了细胞毒性来源于CTAB，而不是金纳米棒本身。
所以合理的解释是，CTAB在金纳米棒表面是动态吸附，总有一定量的CTAB会脱附进入周围的介质环境，造成整体的细胞毒性。
那是否能完全除掉CTAB呢？遗憾的是，在没有其他稳定剂存在时，完全除去吸附到金纳米棒表面的CTAB又会造成纳米棒的团聚。
所以CTAB包裹金纳米棒在用于体内研究之前，功能化是至关重要的一步。