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TiO2胶片由垂直对齐的金纳米棒支持...
©2020。此手稿版本可在CC-BY-NC-ND 4.0许可下提供https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nc-nd/4.0/
多功能金纳米粒子在癌症诊断和治疗中的应用
摘要：癌症是仅次于心血管疾病的世界第二大死亡原因，是当今威胁人类健康的最严重疾病之一。通过使用现代医疗技术，如手术、放疗和化疗，癌症患者的生命得以延长。然而，这些治疗方法并不总是能有效地延长癌症患者的生命。同时，这些方法往往伴随着一系列负面后果，例如出现不良反应和增加复发风险。因此，仍然需要开发一种新的癌症根除策略。纳米医学作为一种有前途的技术的出现为规避传统癌症疗法的局限性带来了一条新途径。尤其是金纳米粒子 (AuNPs)，由于其许多特定优势而受到广泛关注，包括可定制的尺寸和形状、多种有用的物理化学性质以及易于功能化。基于这些特性，金纳米粒子已被开发出许多治疗和诊断应用，特别是对于恶性肿瘤，例如药物和核酸输送、光动力疗法、光热疗法和基于X射线的计算机断层扫描成像。为了充分利用金纳米粒子的潜力，这些应用需要全面深入的概述。因此，我们在本综述中以更有条理的方式讨论了金纳米粒子在抗癌应用中的当前成就。还深入讨论了临床试验的现状，以及将一些基本发现转化为临床时可能遇到的困难，以作为未来研究的参考。关键词：金纳米粒子、癌症、药物输送、光热疗法、光动力疗法
1 辐解驱动的金纳米结构的演化
辐射分解驱动的金纳米结构演变——通过尺度桥接原位液相透射电子显微镜和 X 射线衍射进行模型验证 Birk Fritsch*、Tobias Zech、Mark Bruns、Andreas Körner、Saba Khadivianazar、Mingjian Wu、Neda Zargar Talebi、Sannakaisa Virtanen、Tobias Unruh、Michael PM Jank、Erdmann Spiecker、Andreas Hutzler* B. Fritsch、S. Khadivianazar、N. Zargar Talebi、Dr. MPM Jank，Andreas Hutzler 埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希亚历山大大学 电气、电子和通信工程系 电子设备 (LEB) Cauerstraße 6, 91058 Erlangen，德国 电子邮件：birk.fritsch@fau.de B. Fritsch，博士M. Wu，E。Spiecker教授弗里德里希 - 艾克萨德·纳克斯蒂特·恩兰根 - 尼尔伯格材料科学与工程研究所微型和纳米结构研究所（IMN）和纳米分析和电子显微镜和电子显微镜（cenem）Cauerstraße3，cauerstraße3，91058 Erlangen，zech T ERLANGEN-Nürnberg物理学部凝结物理学与结构性物理学研究所（ICSP），微观和纳米结构研究所（IMN），纳米分析和电子显微镜（Cenem）3，91058 Erlangernany，caunany，staudtstraßeBrun，纳米分析和电子显微镜（CENEM） ，S。Virtanen Friedrich-Alexander-Universität教授Erlangen-Nürnberg材料科学与工程学系科学与腐蚀（LKO） Martensstraße 7, 91058 埃尔朗根，德国 A. Körner，博士A. Hutzler，Forschungszentrum Jülich GmbH，亥姆霍兹埃尔朗根-纽伦堡可再生能源研究所（IEK-11），Cauerstraße 1，91058 Erlangen，德国电子邮件：a.hutzler@fz-juelich.de 博士MPM Jank 弗劳恩霍夫集成系统与设备技术研究所 IISB Schottkystraße 10, 91058 Erlangen, 德国 关键词：动力学建模、辐解、金纳米粒子、粒子生长、氧化蚀刻、临界半径、液体细胞透射电子显微镜
硅基底上纳米级金纳米粒子的结构特性
金纳米粒子通常用湿化学还原法生产，而金纳米团簇则通过团簇束沉积制备。尽管块体金是惰性的，但它在纳米晶体形式下具有催化活性。[7] 金团簇是研究最广泛的过渡金属团簇之一，因为它们在微电子、纳米技术和生物医学中有着潜在的应用。[4,8 – 10] 所谓“魔法”尺寸的金纳米粒子可以看作是规则原子晶格平面的堆叠，人们预测它们会特别稳定，尽管 Petkov 等人 [3] 指出，不应忽视失去秩序的可能性，而且金确实已被证明有形成无定形结构的趋势。[11] 值得注意的是，不对称纳米粒子的能量通常与对称的闭壳层纳米粒子相似，这增加了纳米粒子丰富的能量景观。
合金纳米结构和超表面的低温退火方法：释放新的自由度
由于其电子特性、易于制造和化学稳定性，金 (Au) 是等离子体应用中最广泛使用的造币金属。它的介电函数 ε (λ)（其中 λ 是光的波长）在可见光谱的长波长范围内产生等离子体共振。其他金属，如铝 (Al) 和银 (Ag)，在较短波长范围内具有等离子体共振，但对于纳米技术来说更难。[12] 虽然 ε (λ) 的实部决定发生等离子体共振的波长，但其虚部控制等离子体共振强度。[13] 十年来，对金、银和铝替代材料的研究激增，以利用整个可见光和近红外光谱的等离子体共振。[14–16]
金纳米粒子靶向递送顺铂
摘要：球形金纳米粒子 (GNP) 因其在生物医学应用方面的独特性质而受到广泛研究，作为药物靶向递送系统 (DTDS) 中的纳米载体而备受关注。表面功能化的可能性，特别是在延长血液中的半衰期和增强细胞摄取方面，为克服流行抗癌药物 (如顺铂) 的局限性提供了机会，这些药物由于非选择性运输而导致严重的副作用。在此，我们介绍了金纳米粒子-顺铂体系形成的研究 (关于反应动力学和平衡)，其中证明形成效率和稳定性在很大程度上取决于纳米粒子表面功能化。在本研究中，首次使用毛细管电泳结合电感耦合等离子体串联质谱 (CE-ICP-MS/MS) 来监测金-药物纳米缀合物的形成。研究包括优化 CE 分离条件和使用 CE-ICP-MS/MS 开发的方法确定反应动力学。为了表征纳米载体并描绘其表面过程引起的物理化学性质的变化，通过动态光散射 (DLS) 测量进行了额外的流体动力学尺寸和 ζ 电位。对三种功能化 GNP（GNP-PEG-COOH、GNP-PEG-OCH 3 和 GNP-PEG-生物素）的检查区分了药物结合效率和纳米结合物稳定性的本质差异。
金纳米粒子的尺寸依赖性催化行为
在过去的二十年里，AuNP 在生物医学应用、[1] 传感器[2] 和光子学等许多应用领域引起了极大的关注。[3] AuNP 在催化方面也被证明具有巨大的潜力。[4] AuNP 已被广泛合成并作为各种反应的催化剂进行研究，例如 CO 氧化、[5] 醇的需氧氧化、[6] 氢化、[7] 偶联反应[8] 和还原反应。[9] AuNP 在高催化活性、简单纯化、易于回收和可再利用方面表现出优异的性能，在工业应用中得到了广泛的应用。作为一个经典的模型反应，在硼氢化钠 (NaBH 4 ) 的帮助下，硝基苯酚还原为氨基苯酚的反应经常被用来评估 AuNP 的催化活性。 [10] 先前的研究报告称，AuNP 的尺寸、[11] 形状[12] 和封端配体 [13] 在催化活性中起着至关重要的作用，是决定反应速率的关键因素。例如，Fenger 的研究表明，如果 AuNP 的尺寸在 3.5 至 56 纳米之间，则 13 纳米 CTAB 封端的 AuNP 对硝基苯酚还原表现出最高的催化活性。[11b] Zboril 及其同事证明，尺寸减小的金纳米粒子对相同反应的催化活性会增加。[14] 已经证明，较小的粒子比较大的粒子活性高得多，因为它们的表面积更大。据我们所知，目前只有极少数文献发表了关于具有相同总表面积（即ΣNiAi=ΣNjAj，Ni、Nj分别为粒子i和j的数量，Ai、Aj代表单个纳米粒子i和j的表面积）但不同粒径的AuNP尺寸对硝基苯酚还原反应的影响。例如，Puntes等人描述，如果AuNP具有良好控制的十面体形貌，[11e]则AuNP的活性会随着尺寸的增加而降低。有研究表明，金原子在较小纳米粒子上的配位性比在较大纳米粒子上的低。本研究旨在从不同角度进行详细研究，以了解AuNP的表面积和结构对其催化行为的影响。为此，用不同尺寸的AuNP进行催化硝基苯酚还原。条件是不同尺寸的AuNP的总表面积保持不变。为了将这一发现放在更广泛的数据基础上，我们用两种不同的封端配体，柠檬酸盐 (Ct) 和聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 进行了实验。
主动靶向金纳米粒子用于化疗药物输送：综述
摘要 化疗药物输送中的主动靶向策略旨在改善治疗效果并最大限度地减少化疗药物的副作用。本综述讨论了利用附着在金纳米粒子 (AuNPs) 上的配体以及附着在 AuNPs 上的几种特定配体在化疗药物输送中进行主动靶向。抗体、肽、维生素、DNA、多糖、适体和激素作为附着在 AuNPs 上的配体表现出主动靶向能力。主动靶向 AuNPs 通过改善光热、光动力和化疗效应，增强了体外特定癌细胞的细胞摄取和细胞毒性，同时减少了体内肿瘤的生长。主动靶向配体增加了装载到特定肿瘤部位的 AuNPs 的内化，并最大限度地减少了正常部位的积累。具有主动靶向配体（如抗体、肽、维生素、DNA 多糖、适体和激素）的 AuNP 可以改善化疗的治疗效果，并可以减轻对正常细胞的毒性作用。为了进一步研究和开发，研究人员应该解决 AuNP 表征、药物-配体配置、主动靶向 AuNP 量化以及靶向 AuNP 与预期治疗效果的相关性。
蒸发微流引导金纳米棒自组装的形态和取向控制
摘要：贵金属纳米粒子蒸发自组装成有序结构具有成本低、效率高、操作简便等优点，在光学和等离子体器件的制备中具有广阔的应用前景。然而，对马兰戈尼流的难以控制是实现明确组装的挑战之一。在此，基于蒸发强度对组装影响的理论分析，设计了两个简单但可靠的流场控制平台来控制蒸发微流并与耗尽力同时作用，以实现金纳米棒的受控自组装。通过设计的毛细管中的强单向微流实现了取向有序组装，通过在自制玻璃池中产生的弱对流获得了单层膜的器件规模组装。由于自发对称性破坏或存在缺陷（如表面台阶和螺旋位错），可以得到形态多样的超结构组装体，如球晶状、边界扭曲、手性螺旋组装体和具有 π 扭曲畴壁的融合膜。进一步揭示了这些组装体的光学各向异性和偏振相关行为，这意味着它们在等离子体耦合装置和光电元件中具有潜在的应用。了解熵驱动的组装行为和控制蒸发微流来引导金纳米棒的自组装，可以深入了解一般的自下而上的方法，这种方法有助于构建复杂而坚固的纳米超结构。关键词：结构调节、取向排序、大面积、自组装、蒸发微流
通过金纳米粒子进行靶向化疗
摘要：在肿瘤学领域，纳米技术的大量改进为更好的诊断和治疗机会提供了支持，由于其物理和化学特性，金纳米粒子具有很高的适用性。我们对涉及在小鼠模型上使用金纳米粒子的研究进行了文献综述，重点关注载体的类型、化疗药物、靶肿瘤组织和结果。我们确定了 15 项符合我们搜索条件的研究，其中我们分析了合成方法、实验性癌症治疗中最常用的金纳米粒子化疗结合物，以及对肿瘤大小和系统毒性的改善影响。由于其固有特性，我们得出结论，金纳米粒子化疗结合物在实验性癌症治疗中很有前景，并且可能被证明是一种比当前替代方案更安全、更好的治疗选择。