摘要：金纳米粒子（Au NPs）作为一类多功能、高性能材料，凭借其独特的光学、电学和化学性质，在生物相关领域展现出巨大的应用潜力。其优异的表面等离子体共振效应、生物相容性以及便捷的表面修饰特性，使其在生物传感、医学成像、药物递送和治疗等领域具有重要价值。然而在实际应

金纳米粒子（Au NPs）作为一类多功能、高性能材料，凭借其独特的光学、电学和化学性质，在生物相关领域展现出巨大的应用潜力。其优异的表面等离子体共振效应、生物相容性以及便捷的表面修饰特性，使其在生物传感、医学成像、药物递送和治疗等领域具有重要价值。然而在实际应用中，Au NPs仍面临稳定性差、易聚集等挑战。特别是在高离子强度和富含蛋白质的生理环境中，Au NPs极易发生聚集，导致其功效和生物相容性显著降低。因此，开发具有稳定表面功能化的Au NPs成为突破这些技术瓶颈的关键。

目前，研究者已开发出多种配体修饰策略，包括传统合成配体、有机/无机杂化材料、金属壳层包覆以及生物分子配体等。聚六亚甲基双胍（PHMB）、聚丙烯酸（PAA）和聚苯乙烯（PS）等聚合物配体因其精准的表面功能化能力，在纳米粒子表面修饰中展现出更好的可控性。最广泛应用的修饰策略是采用聚乙二醇（PEG）包覆Au NPs，以通过空间位阻/静电排斥机制增强胶体稳定性。然而现有聚合物配体多采用静电吸附法或接枝法，形成柔软且疏松的表面，生物体内长期稳定性和功能性仍待提升，这凸显了表面工程与制备技术持续创新的必要性。

近日，北京化工大学卢云峰教授与吉林大学徐斌教授、孙天盟教授开展合作，创新性地采用原位自由基聚合法，在Au NPs表面构建了交联聚丙烯酰胺壳层。通过在单个Au NPs周围聚合单体和交联剂，为每个Au NPs构建三维聚合物网络壳层。该策略为开发具有超强稳定性和可控表面性质的Au NPs提供了新方法，解决了纳米医学领域的两大关键难题：稳定性和功能可调性，有望推动其在生物医学领域的广泛应用。

该方法的突出优势在于其方法的灵活性，能够针对不同尺寸的Au NPs实现有效包覆。通过精确调控反应条件，制备具有不同厚度壳层的Au NPs。更重要的是，通过引入带有不同电性的功能单体，可实现了对纳米粒子表面电势的调节，以满足不同的应用需求。

这种交联的聚丙烯酰胺壳层具有卓越的机械强度和稳定性，能有效防止Au NPs聚集并提升生物相容性，即使在复杂生物环境中仍保持优异性能。与传统修饰方法相比，这种新型交联聚合物壳层包覆的Au NPs在长期储存、高盐环境、宽pH范围及低温冷冻等复杂条件下，均展现出卓越的稳定性——其紫外吸收峰值始终保持在初始值的90%以上，远优于PEG修饰和柠檬酸钠保护的Au NPs。

研究团队进一步开展了小鼠体内实验，结果表明：这种具有高稳定性和生物相容性的纳米结构展现出突破性的药代动力学特性——血液循环半衰期显著延长至16.8小时，并实现了更高效的肿瘤靶向富集。该研究成果为拓展金纳米粒子在生物医学领域的应用提供了重要的技术支撑。

这一成果最近发表在Angewandte Chemie International Edition上，文章第一作者是吉林大学的博士研究生王晶。

Ultra-stable Gold Nanoparticles with Tunable Surface Characteristics

Jing Wang, Yanbao Xin, Dazhi Chen, Ningning Zhang, Yao Xue, Xinze Liu, Xiang Li, Wenbin Gao, Zheng Hu, Tianmeng Sun,* Kun Liu, Wenjing Tian, Bin Xu,* Yunfeng Lu*

Angew. Chem. Int. Ed., 2025, DOI: 10.1002/anie.202507954

导师介绍

徐斌

来源：X一MOL资讯