银纳米粒子的生物医学应用研究进展

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1、生物物理学报2010年8月第26卷第8期:673-679ACTABIOPHYSICASINICA2010Vol.26No.8:673-679www.cjb.org.cn综述/MiniReview银纳米粒子的生物医学应用研究进展张燕,王强斌中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米研究国际实验室，江苏苏州215123收稿日期：2010-03-25；接受日期：2010-06-28基金项目：中国科学院“百人计划”、中国科学院国家外国专家局创新团队国际合作伙伴计划通讯作者：王强斌，电话：(0512)62872620，E-mail：qbwang

2、2008@sinano.ac.cn摘要：银纳米粒子作为一种新兴的功能纳米材料，在生物医学领域有着广泛的应用。本文首先对银纳米粒子的合成方法进行简要的综述，然后对银纳米粒子的光学性质及其在光学成像和检测方面的研究进行介绍，最后重点综述银纳米粒子在生物医学方面的应用，特别是人们日益关注的生物安全性研究现状。关键词：银纳米粒子；制备；生物医学应用；生物毒性中图分类号：TQ131.2+20引言纳米材料由于其特异的光、磁、电、声和力学性质，吸引了各国政府和科研工作者的广泛关注。各国政府在人力、物力上的大力投入极大地促进了纳米科学技术的发展及其研

3、究成果产业化。银纳米粒子作为一种新兴的功能纳米材料，在生物医学领域有着广泛的应用。本文拟对银纳米粒子的研究现状作一简要的综述，主要包括银纳米粒子的制备方法、光学特性、抗菌性及其抗病毒性，其中侧重于银纳米粒子生物医学方面的应用，最后总结目前人们日益关注的银纳米粒子的生物安全性研究现状。1银纳米粒子的合成银纳米粒子的制备有很多种方法，如化学还原法、微波合成法、电化学法等。下面我们对不同制备方法进行简要概括。1.1化学还原法化学还原法一般是指在液相条件下，用还原剂还原银的化合物而制备得到银纳米粒子。目前普遍使用的还原剂包括硼氢化钠、水合肼、

4、次亚磷酸纳等。在反应过程中，通常需要加入表面修饰剂以稳定所生成的银纳米粒子。通过调节反应温度、反应物浓度、反应时间以及表面修饰剂的种类等可以得到不同的反应产物。如，表面修饰剂可通过吸附在银纳米粒子的表面，降低银粒子的表面活性，从而控制反应生成的银纳米粒子的大小。常用的表面修饰剂有聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、明胶等。李等[1]用水合肼还原银氨络离子制备银纳米粒子，该反应速度快、可瞬间完成，产物为灰白色银粉沉淀。Xiong等[2]在聚丙烯酰胺存673综述/MiniReview生物物理学报2010年第26卷第8期在的条件下，用多元醇还原银盐反

5、应得到银纳米粒子。Yang等[3]用硼氢化钠作为还原剂还原硝酸银溶液制备得到稳定的银纳米粒子。1.2微波合成法微波合成利用微波作为一种新的加热方式，越来越多地应用在纳米材料的制备中。微波加热方式不同于传统的加热方式，其原理是在电磁场中由于介质损耗而引起的介电加热效应，具有速度快、受热均匀、精确控温等特点，因此能够在短时间内实现快速加热，制备得到理想的反应产物，近年来在纳米材料的制备上受到广泛青睐[4]。He等[5]利用微波反应对粒径可控的银纳米粒子制备技术开展了系统的研究，发现微波合成银纳米粒子时的反应时间和微波功率的大小对生成产物的

6、粒径及粒径分布有很大关系。Ling等[6]以葡聚糖为还原剂和稳定剂，采用微波高压液相合成法制备银纳米粒子，所制备得到的纳米粒子平均粒径为16nm，最大吸收峰位于413nm，并且在486nm处有一个最强共振散射峰，产物具有良好的稳定性和分散性。1.3电化学法电化学法通过在溶液中产生自由电子，还原金属离子制备得到金属纳米粒子[7]。Yin等[8]报道利用电化学方法，在水相中采用高分子聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为稳定剂合成得到球形的银纳米颗粒，通过改变电解质溶液的组分可以实现对纳米粒子大小的有效调节。另外，稳定剂PVP的用量对所制备得到的银

7、纳米粒子有一定影响，PVP用量太少时不能起到稳定剂的作用，太多则会使体系粘度增大，延长反应时间不利于电化学还原反应。实验发现，PVP/Ag+的摩尔比为50～500时，最有利于反应的进行。电化学方法制备银纳米颗粒具有反应易于控制、反应条件温和、对环境污染少等优点。2银纳米粒子的光学性质及应用对于贵重金属纳米粒子而言，一个非常重要的特性是其具有表面等离子体共振（SPR）性质。这是贵重金属纳米粒子应用于光学成像、光导传输和检测等方面的基础。目前的研究认为[9]，贵重金属纳米粒子的SPR是由于入射光导致金属表面的电子在金属和介质之间的界面产生

8、增强的电磁场引起的。贵重金属纳米粒子的SPR性质与纳米粒子的尺寸大小密切相关[10]。对于小于25nm的贵重金属粒子而言，可以利用偶极等离子共振理论来解释。如图1[11]所示：当入射电磁场照在金属纳米粒子表面时，由于诱导