丁　琪，李明熹，楊　芳，2，顧　寧，2

(1.東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院 江蘇省生物材料與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室生物電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京210096)(2.蘇州納米科技協(xié)同創(chuàng)新中心納米藥物與生物材料專業(yè)中心，江蘇 蘇州 221009)

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含銀微納米復(fù)合材料在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的研究進(jìn)展

丁琪1，李明熹1，楊芳1，2，顧寧1，2

(1.東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院 江蘇省生物材料與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室生物電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京210096)(2.蘇州納米科技協(xié)同創(chuàng)新中心納米藥物與生物材料專業(yè)中心，江蘇 蘇州 221009)

摘要：近些年來(lái)，微納米復(fù)合材料發(fā)展十分迅速。微納米復(fù)合材料通常由兩種或以上的不同材料組成在一個(gè)單元結(jié)構(gòu)里，藉此具有多功能的、功能增強(qiáng)或協(xié)同增強(qiáng)的特性。含銀微納米復(fù)合材料是其中重要的研究分支，在當(dāng)前生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中取得了眾多的功能集成或功能增強(qiáng)等研究成果。主要綜述了銀/聚合物和銀/氧化鐵兩類微納復(fù)合材料，首先總結(jié)了銀/聚合物和銀/氧化鐵微納復(fù)合材料的制備方法，包括乳液聚合法、原位生成/還原法、空穴法、離子交換法、一鍋法、種子法、靜電作用法以及膠束法等；其次，總結(jié)了銀/聚合物和銀/氧化鐵復(fù)合材料在表面增強(qiáng)拉曼散射、光學(xué)成像、抗菌抗癌、免疫檢測(cè)、電化學(xué)檢測(cè)、催化降解等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，以及對(duì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的展望。

關(guān)鍵詞：銀/聚合物微納米復(fù)合材料；銀/氧化鐵微納米復(fù)合材料；生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用

1前言

納米復(fù)合材料近些年吸引了眾多研究者的關(guān)注，發(fā)展十分迅速。納米復(fù)合材料通常由兩種或以上的不同材料組成在一個(gè)單元結(jié)構(gòu)里，藉此具有多功能的、功能增強(qiáng)或協(xié)同增強(qiáng)的特性[1-3]。在納米尺度下，作為單一成分材料，貴金屬銀因其擁有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)和生物學(xué)特性，而被廣泛深入地研究其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，比如表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)、光學(xué)成像、抗菌抗癌、免疫檢測(cè)、電化學(xué)檢測(cè)、催化降解等[4]。近年來(lái)，為了進(jìn)一步拓展納米銀的應(yīng)用前景，將其與聚合物材料、納米氧化鐵、納米金等其它的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料組裝在一起而得到的含銀微納米復(fù)合材料逐漸成為研究熱點(diǎn)，并在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中彰顯出眾多的功能集成或功能增強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。

以銀納米顆粒填充聚合物合成功能性銀/聚合物微納米復(fù)合材料已經(jīng)取得很大進(jìn)展，已報(bào)道的聚合物有聚乙烯醇、聚吡咯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。銀/聚合物復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)在于材料的總體接觸面積非常大，所以納米尺度的材料往往具有與宏觀材料非常不同的性質(zhì)，當(dāng)分散顆粒(銀納米顆粒)與基底材料(聚合物)的性質(zhì)充分結(jié)合起來(lái)時(shí)，將對(duì)基體的物理和化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生特殊的作用。銀/聚合物復(fù)合材料同時(shí)具有了納米銀和聚合物材料的優(yōu)良特性，并賦予該類型復(fù)合材料一些特異或新的功能，從而使其在光子學(xué)、電子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和信息材料學(xué)等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

此外，銀/氧化鐵微納米復(fù)合材料也是含銀微納米復(fù)合材料的重要分支。氧化鐵因其豐富的磁學(xué)特性和良好的生物相容性，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里亦有著廣泛的應(yīng)用。目前已有一些研究者們成功地將納米銀和氧化鐵構(gòu)建在一個(gè)納米單元結(jié)構(gòu)中，并賦予了銀/氧化鐵微納米復(fù)合材料具有彼此的磁性、光學(xué)、等離子體共振、磁光等特性，應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中獲得了很多集成銀和氧化鐵材料功能于一體或增強(qiáng)的研究數(shù)據(jù)。

本文就近年來(lái)銀/聚合物和銀/氧化鐵微納米復(fù)合材料的制備方法進(jìn)行了概要的總結(jié)，綜述了這些復(fù)合材料在表面增強(qiáng)拉曼散射、光學(xué)成像、抗菌抗癌、免疫檢測(cè)、電化學(xué)檢測(cè)、催化降解等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

2含銀微納米復(fù)合材料的制備方法

2.1銀/聚合物微納米復(fù)合材料的制備方法

銀/聚合物復(fù)合材料有多種制備方法，其中比較常見(jiàn)的有：乳液聚合法、原位生成法、空穴法、離子交換法和自組裝法等等[5]。

2.1.1乳液聚合法

乳液聚合法是通過(guò)聚合物對(duì)銀納米顆粒的直接包覆，直接將納米顆粒加入水中，通過(guò)物理的方法使聚合物在形成微囊結(jié)構(gòu)過(guò)程中包裹銀納米顆粒，使銀納米顆粒嵌入膜殼內(nèi)。Yang Fang等[6]在文章中提到了銀納米顆粒嵌入式微氣泡的制備方法。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)該方法為，聚乳酸(PLA)溶解于10 mL二氯甲烷中，25 ℃，初次攪勻；有機(jī)溶液中加入1 mL二次水和0.05 mL司班80，高速攪拌。之后將這個(gè)乳液加入到49 mL的聚乙烯醇(PVA， MW 31000)和1 mL包埋有銀納米顆粒的的PVA (MW 110000)的共混液中，機(jī)械攪拌2 h，之后形成穩(wěn)定的乳液。為了去除多余的PVA和銀納米顆粒，通過(guò)離心的方法得到微囊沉淀，之后用pH=7.4的PBS溶液進(jìn)行洗滌3次，之后純化的銀-聚合物微囊用甘露醇保護(hù)并且凍干，之后充入氮?dú)獠⑶颐芊獗４妗?/p>

2.1.2原位生成法

原位生成法是用制備銀納米顆粒的前體、或化合物與聚合物生成復(fù)合物質(zhì)，使其與銀離子形成絡(luò)合物，然后使用還原劑反應(yīng)，使銀納米顆粒直接在聚合物結(jié)構(gòu)中生成，但這種方法銀納米顆粒在聚合物中的分散較差，難以形成均勻的銀/聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)。安靜等[7]在離子液體1-丁基-3-甲基米唑氟硼酸鹽中制備出穩(wěn)定的Ag膠體，通過(guò)原位法制備出銀-聚苯乙烯納米核殼復(fù)合粒子。

2.1.3空穴法

該方法首先將聚合物材料制成具有特定結(jié)構(gòu)的多孔材料，這些多孔結(jié)構(gòu)可以看作一個(gè)個(gè)空穴而將銀納米顆粒嵌入到這些空穴中，或者使用銀的化合物在這些空穴中均勻分散而后通過(guò)一系列方法生成銀納米顆粒。Zhang等[8]使用1，2-二氯乙烯在溶脹的聚苯乙烯膠體表面刻蝕出空穴，然后將銀離子包覆在空穴中，通過(guò)銀離子的還原使銀納米顆粒直接在空穴中生成。

2.1.4自組裝法

自組裝法主要是在一定條件下，分子與分子依賴非共價(jià)鍵分子間作用力自發(fā)連接成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的分子聚集體，得到具有新穎特性的自組裝材料[9-10]。Lun Li等[11]報(bào)道了以対巰基苯胺(PATP)為介質(zhì)，約1 nm銀納米顆粒自組裝成薄層的銀納米葉片的研究。實(shí)驗(yàn)中，作者首先利用PATP將約4 nm銀納米顆?？涛g至1 nm納米晶簇Ag25。然后PATP所含有的-SH/-NH2通過(guò)靜電或共價(jià)作用與Ag25形成醌型Ag25-PATP-Ag25中間體，最后通過(guò)PATP鄰近苯骨架的較強(qiáng)的偶極-偶極相互作用和π-π堆積作用，引發(fā)Ag25-PATP-Ag25有序自組裝成Ag納米葉片。該方法將來(lái)可被應(yīng)用于制備均勻可控的銀納米顆粒與聚合物的復(fù)合材料。

2.2銀/氧化鐵微納米復(fù)合材料的制備方法

眾所周知，納米氧化鐵(Fe3O4和Fe2O3)和納米銀(Ag)晶格失配，因此設(shè)計(jì)專門的濕化學(xué)合成(Wet-Chemical Synthesis)路線制備銀/氧化鐵微納米復(fù)合材料極具挑戰(zhàn)性。異質(zhì)外延的氧化鐵/銀納米復(fù)合結(jié)構(gòu)已報(bào)道有同中心或偏心的核殼結(jié)構(gòu)[12-15]、相分離的核-衛(wèi)星式(Core-Satellite)結(jié)構(gòu)[16-19]和異聚體結(jié)構(gòu)[20-21](圖1)。

圖1　氧化鐵/銀納米復(fù)合結(jié)構(gòu)TEM照片：(a) 核殼結(jié)構(gòu)，(b)異聚體結(jié)構(gòu)，(c) 核-衛(wèi)星式結(jié)構(gòu)Fig.1　TEM images of iron oxide/silver nanocomposites: (a) core-shell nanostructure, (b) heteromer nanostructure, (c) core-satellite nanostructure

2.2.1一鍋法

在有機(jī)相和高溫條件下，共混的有機(jī)或無(wú)機(jī)的鐵和銀前驅(qū)體經(jīng)過(guò)一鍋熱分解(One-pot Thermal Decomposition)過(guò)程，從而獲得銀/氧化鐵復(fù)合納米粒子。該類一鍋法合成實(shí)例獲得的大多是異聚體納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。Zhai Yueming等[22]以硝酸銀和硝酸鐵為前驅(qū)體，在乙二醇、二甘醇和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)按比例混合為有機(jī)相條件下，采用一鍋溶劑熱法(One-pot Solvothermal Procedure)，在200 ℃下維持10 h，即獲得花瓣?duì)預(yù)g-Fe3O4納米復(fù)合粒子。Chen Yingjie等[23]在十二烷醇有機(jī)相中，以油酸和油胺為封端劑，在220 ℃時(shí)注入乙酸銀后維持1 h，后再降溫至160 ℃注入乙酰丙酮鐵反應(yīng)2 h，得到核殼結(jié)構(gòu)的Ag@Fe3O4納米復(fù)合粒子，進(jìn)而繼續(xù)升溫至220 ℃反應(yīng)30 min，制備出異聚體結(jié)構(gòu)的Ag-Fe3O4納米復(fù)合粒子。

2.2.2原位還原法

該合成策略是在預(yù)制成的納米粒子上設(shè)計(jì)可接受目標(biāo)前驅(qū)體或種子的無(wú)機(jī)結(jié)合位點(diǎn)，藉此克服高界面能壁壘，然后進(jìn)行原位還原或種子進(jìn)一步生長(zhǎng)，從而獲得核殼、核-衛(wèi)星式或異聚體結(jié)構(gòu)的銀/氧化鐵納米復(fù)合納米粒子。通常預(yù)制成的納米粒子的表面是形成以氨基、巰基、羧基等為端基的聚合物層、二氧化硅層、硅烷層、碳層。Bian Longchun等[24]將丙烯酸和苯胺(PANI)接枝共聚到共沉淀法制備的Fe3O4納米粒子的表面，利用-NH2端基結(jié)合硝酸銀中Ag+離子去建立異質(zhì)成核中心，然后原位還原而獲得Ag/PANI/Fe3O4納米粒子。Xie Yijun等[25]用多巴胺(PDA)作為Fe3O4微球的修飾劑、錨固銀氨離子的模板以及還原劑，制備得到Fe3O4@PDA-Ag微球。Jun Bong-Hyun等[18]熱解油酸鐵得18 nm的Fe3O4納米粒子，通過(guò)反相微乳液法包覆上16 nm厚SiO2層，再用(3-巰基丙基)三甲氧基硅烷改性，利用-SH基結(jié)合Ag+離子，再用乙二醇還原即得到嵌入式的Fe3O4-Ag納米粒子。Wang Hui等[26]將戊二鐵、丙酮和雙氧水共混置于高溫高壓反應(yīng)釜中，經(jīng)過(guò)24 h、200 ℃后制得Fe3O4@C納米粒子，然后作為模版吸附和原位還原低濃度和高濃度Ag+，分別得到啞鈴型和核-衛(wèi)星式Fe3O4@C-Ag納米粒子。

2.2.3種子法

該類方法通常預(yù)制成某一材料，然后目標(biāo)材料的離子源化合物再以其為種子生長(zhǎng)，得以將異質(zhì)材料結(jié)合在一起。該類方法通常是發(fā)生在有機(jī)相，且多以異聚體形式結(jié)合。Matthew R. Buck等[21]在190 ℃下，通過(guò)氧還原反應(yīng)，用痕量五羰基鐵還原乙酰丙酮鉑，制得約5 nm Pt納米粒子。Pt納米粒子作為種子的條件下，以十八烯為溶劑，油胺為穩(wěn)定劑，熱解五羰基鐵，獲得Pt-Fe3O4異質(zhì)二聚體納米粒子。又將Pt-Fe3O4納米粒子作為種子，仍以油胺為穩(wěn)定劑，乙酸銀為銀源，進(jìn)一步生長(zhǎng)即獲得Ag-Pt-Fe3O4異質(zhì)三聚體納米粒子。

2.2.4靜電作用法

該類方法通常將不同種納米材料預(yù)先分別制備好，并修飾上目標(biāo)聚電解質(zhì)而攜帶正/負(fù)電荷，從而通過(guò)靜電作用將不同種材料結(jié)合在一起。Zheng Tingting等[16]首先在200 ℃下，以六水合三氯化鐵為鐵前驅(qū)體，聚丙烯酸(PAA)為修飾劑，乙二醇為溶劑，采用溶劑熱法制備得到了端基為羧基的亞微米級(jí)的Fe3O4磁珠，隨后通過(guò)微波輔助在其表面再組裝上一層強(qiáng)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)聚二烯基丙二甲基氯化銨(PDDA)。利用電偶置換反應(yīng)(Galvanic Replacement Reaction)，以納米立方銀為犧牲模板而制備獲得Ag-Pd雙金屬納米籠。最后Ag-Pd 雙金屬納米籠通過(guò)靜電吸附方式附著在Fe3O4磁珠表面，獲得Fe3O4@Ag-Pd 核-衛(wèi)星式納米粒子。

2.2.5膠束法

該類方法通常將預(yù)制成的某一納米材料處于含有目標(biāo)材料離子源的正相或反相膠束中，在液-液界面進(jìn)行反應(yīng)得到納米復(fù)合材料。Gu Hongwei等[27]將熱解法制得Fe3O4納米粒子分散在正己烷中，與AgNO3溶液混合，50 ℃下超聲乳化30 min，獲得異二聚體Fe3O4-Ag納米粒子。超聲有助于將油相和水相充分混合，形成微乳液。液-液界面處，部分暴露在水相的Fe3O4納米粒子的Fe2+離子作為自催化還原的Ag+離子的活性中心和成核點(diǎn)。

3含銀微納米復(fù)合材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景

納米銀材料因其擁有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)和生物學(xué)特性，在表面增強(qiáng)拉曼散射、光學(xué)成像、抗菌抗癌、免疫檢測(cè)、電化學(xué)檢測(cè)、催化降解等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛深入的研究。當(dāng)納米銀與聚合物材料、納米氧化鐵、納米金等其它的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料組裝在一起而得到含銀微納米復(fù)合材料，使得其集合了更多其它的力學(xué)、磁光等特性，在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中彰顯出眾多的功能集成或功能增強(qiáng)等研究成果。

3.1抗菌抗癌性能

銀離子的抗菌作用在歷史上很早就有發(fā)現(xiàn)，從古代的各種銀質(zhì)器皿可以長(zhǎng)時(shí)間保存食物或有益健康即可見(jiàn)一斑。銀離子抗菌劑可能的作用機(jī)理概括為以下幾個(gè)方面：干擾細(xì)胞壁的合成；損傷細(xì)胞膜；抑制蛋白質(zhì)的合成；阻礙遺傳信息的復(fù)制，包括DNA、RNA和mRNA的合成。然而，出于銀離子生物安全性的爭(zhēng)議，銀的化合物及其離子作為抗菌劑卻逐漸淡出了人們的視線。不過(guò)近年來(lái)由于人體對(duì)抗生素產(chǎn)生的耐藥性問(wèn)題，使人們聚焦于比普通銀更具優(yōu)異性能的納米銀材料。一些證據(jù)表明，納米銀產(chǎn)生的殺菌活性有可能是通過(guò)銀離子的釋放[28-29]。

雖然納米銀性質(zhì)活潑，容易氧化變性，但是可通過(guò)制備銀/聚合物復(fù)合物的方法去控制銀納米顆粒的銀離子產(chǎn)生與釋放來(lái)克服。銀/聚合物復(fù)合材料的抗菌作用是通過(guò)銀納米顆粒與細(xì)菌等微生物細(xì)胞發(fā)生反應(yīng)，對(duì)微生物產(chǎn)生不良的影響，這些不良影響和后果，最集中的表現(xiàn)就是影響微生物的生長(zhǎng)、繁殖以致死亡。Varun Sambhy等[5]制備了一種高效雙重抗菌的雙組分復(fù)合材料，以聚(4-乙烯基-N-己基溴化吡啶鎓)陽(yáng)離子聚合物為基底，嵌入溴化銀納米顆粒。該復(fù)合材料對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌有較強(qiáng)的抑菌活性，同時(shí)對(duì)生物體無(wú)毒，可以作為一種很好的銀離子殺菌劑。

相比納米銀，當(dāng)納米銀與納米氧化鐵組裝在一起，使得銀/氧化鐵微納米復(fù)合材料的生物相容性得到提高，同時(shí)具有光學(xué)和磁學(xué)特性。Panagiotis Dallas等[30]將納米銀嵌入到包封有γ-Fe2O3納米粒子的1,4-苯二胺/含磷三嗪環(huán)低聚物表面，這導(dǎo)致該納米復(fù)合材料對(duì)一系列的細(xì)菌和酵母菌都具有高抗菌和抗真菌效果，最小抑制濃度低于100 mg Ag/mL，同時(shí)又能通過(guò)外加磁場(chǎng)從樣品中分離出來(lái)。Morteza Mahmoudi等[31]在Fe3O4納米粒子表面包裹上一層納米Ag環(huán)，將其作為一種新型抗耐藥的抗菌劑，作為可取代抗生素的候選用劑。該納米Ag環(huán)包裹的Fe3O4納米復(fù)合材料對(duì)HepG2細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)出細(xì)胞毒性作用，具有極好的生物相容性。該納米復(fù)合材料增強(qiáng)了銀的抗菌活性，對(duì)金黃色葡萄球菌感染和表皮葡萄球菌感染有著高的治療指數(shù)，其主要機(jī)制不僅是源自Ag環(huán)促進(jìn)細(xì)菌中活性氧上調(diào)，而且在外加磁場(chǎng)刺激下該納米復(fù)合材料能夠滲透入細(xì)菌生物膜。

3.2光學(xué)性能

貴金屬銀納米結(jié)構(gòu)獨(dú)特的光場(chǎng)增強(qiáng)光學(xué)特性，是源自其自由電子的共振響應(yīng)，即局域的表面等離子體共振。等離子體共振能夠輻射發(fā)光(米氏散射)，能夠被運(yùn)用于表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)、光學(xué)成像等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。而含銀微納米復(fù)合材料卻被給予了更多的特性，拓寬和增強(qiáng)了它們的應(yīng)用。

3.2.1表面增強(qiáng)拉曼散射

吸附在粗糙化金屬表面的化合物由于表面局域等離子激元被激發(fā)引起電磁增強(qiáng)(即物理增強(qiáng))，以及粗糙表面上的原子簇及吸附其上的分子構(gòu)成拉曼增強(qiáng)的活性點(diǎn)(即化學(xué)增強(qiáng))，這兩者的作用使被測(cè)定物的拉曼散射產(chǎn)生極大的增強(qiáng)效應(yīng),其增強(qiáng)因子可達(dá)103~7數(shù)量級(jí)。已發(fā)現(xiàn)能產(chǎn)生SERS的金屬有Ag，Au，Cu和Pt等少數(shù)金屬，以Ag的增強(qiáng)效應(yīng)為最佳，最為常用。

朱雙美、范春珍等[32]研究了自組裝銀納米顆粒以及其拉曼增強(qiáng)效應(yīng)，硅烷化的玻片上的聚合物與銀納米顆粒結(jié)合，形成聚合物-銀納米顆粒復(fù)合物，能夠獲得強(qiáng)度較高的SERS效應(yīng)。Jun Bong-Hyun等[18]構(gòu)建了具有SERS活性和靶向性的Fe3O4@Ag@SiO2納米粒子。相比銀納米粒子，該納米復(fù)合粒子通過(guò)磁富集將鄰氯苯硫酚和3,4-二氯苯硫酚的SERS信號(hào)增強(qiáng)了100倍。在該納米復(fù)合粒子表面偶聯(lián)上抗體(HER2 Ab或CD10 Ab)，可靶向乳腺癌細(xì)胞(SKBR3)和白血病細(xì)胞(SP2/O)，可通過(guò)磁分離與未靶向的細(xì)胞分離，且可被檢測(cè)出拉曼信號(hào)。Clement Yuen等[14]亦以Fe3O4@Ag作為可磁富集的SERS的基底，用于早期瘧疾診斷。Melisew Tadele Alula等[33]用Fe3O4@ZnO@Ag納米復(fù)合粒子作為SERS基底來(lái)檢測(cè)尿液中的肌酐酸。肌酐酸濃度高達(dá)1 μM，其SERS強(qiáng)度仍呈線性關(guān)系；肌酐酸濃度低至0.1 μM，仍可檢測(cè)出其SERS信號(hào)。

3.2.2光學(xué)成像

近年來(lái)對(duì)于多模態(tài)造影復(fù)合材料的研究迅速發(fā)展。微氣泡在診斷超聲頻率下具有良好的超聲回波反射信號(hào)，是目前常用的超聲造影劑。Yang等[6]通過(guò)對(duì)微氣泡進(jìn)行改進(jìn)，使之膜殼帶有銀納米顆粒，使微氣泡同時(shí)可以進(jìn)行超聲和暗場(chǎng)等多模態(tài)的顯影增強(qiáng)(圖2)。攜帶銀納米顆粒的聚合物膜殼微氣泡的超聲顯影增強(qiáng)平均灰度值(103.74±3.19)比無(wú)銀納米顆粒的微氣泡平均灰度(60.56±4.05)顯著提高。同時(shí)裝載了銀納米顆粒的微氣泡可以進(jìn)行暗場(chǎng)成像監(jiān)控。同時(shí)，超聲照射后釋放出的銀納米顆粒可進(jìn)入特異性細(xì)胞，隨后進(jìn)行活細(xì)胞層面的暗場(chǎng)和SERS信號(hào)追蹤。

另外，Chen Jian等[34]充分開(kāi)發(fā)了載藥Fe3O4@C@Ag納米粒子的應(yīng)用潛力。利用Ag納米粒子在近紅外(NIR)區(qū)的SPR效應(yīng)和Fe3O4的超順磁特性，可控制荷載在Fe3O4@C@Ag納米粒子上的阿霉素的緩釋性能，進(jìn)而提高阿霉素藥物的治療效果，同時(shí)可進(jìn)行磁共振成像(MRI)和雙光子熒光(TPF)雙模態(tài)成像，以實(shí)現(xiàn)藥物輸運(yùn)過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控。Wang Hui等[26]也報(bào)告了一種介孔碳保護(hù)的Fe3O4@C-Ag核-衛(wèi)星式納米粒子作為可循環(huán)催化劑和光致發(fā)光細(xì)胞成像的多功能用途。

3.3電化學(xué)性能

發(fā)展高性能電化學(xué)催化劑的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是對(duì)電化學(xué)傳感器的優(yōu)化。就已有的研究成果而言，納米復(fù)合結(jié)構(gòu)已經(jīng)展現(xiàn)出極高的電化學(xué)催化活性，在電化學(xué)生物傳感應(yīng)用中能夠提高檢測(cè)靈敏度。Zheng Tingting等[16]報(bào)道一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)：在沒(méi)有過(guò)氧化氫的存在下，F(xiàn)e3O4磁珠對(duì)小分子染料的電化學(xué)還原有著固有的催化活性，并且通過(guò)組裝在其表面上的Ag-Pd金屬納米籠(Nanocage)，使其催化電化學(xué)信號(hào)進(jìn)一步放大。考察Fe3O4@Ag-Pd復(fù)合納米粒子對(duì)電化學(xué)還原硫堇的催化活性后，研究者認(rèn)為：相比于常用的過(guò)氧化物酶/H2O2的酶催化體系，F(xiàn)e3O4@Ag-Pd復(fù)合納米粒子具有更強(qiáng)的電化學(xué)催化穩(wěn)定性。以乳腺癌細(xì)胞系為模型，將這一復(fù)合納米催化粒子進(jìn)一步用于循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC)的傳感，可檢測(cè)低至4~5個(gè)細(xì)胞，且具有良好的選擇性(圖3)。該項(xiàng)成果為癌癥的早期診斷、治療以及愈后評(píng)估提供了幫助。

圖3　構(gòu)建Fe3O4@Ag-Pd復(fù)合納米粒子過(guò)程示意圖(a)； Fe3O4@Ag-Pd復(fù)合納米粒子的SEM照片((b)，右下方插圖為單個(gè)Fe3O4@Ag-Pd復(fù)合納米粒子； Fe3O4@Ag-Pd復(fù)合納米粒子的TEM照片(c)，右下方插圖為Ag-Pd納米籠； GCE(裸玻碳電極)、GCE /Fe3O4、GCE /Fe3O4@Ag-Pd在含硫堇的PBS緩沖液(pH=7.0)的循環(huán)伏安曲線(d)，掃描速率=50 mV·s-1Fig.3　Schematic illustration of the fabrication process of Fe3O4@Ag-Pd hybrid NPs(a); SEM image of Fe3O4@Ag-Pd hybrid NPs(b), the inset highlights one Fe3O4@Ag-Pd hybrid particle; TEM image of Fe3O4@Ag-Pd hybrid NPs(c), the inset shows a TEM image of Ag-Pd nanocages; CVs of a bare GCE, GCE/Fe3O4, and GCE/Fe3O4@Ag-Pd in 0.01 M PBS buffer (pH 7.0) containing 25μM thionine(d), scan rate = 50 mV·s-1

4結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著納米科技的日益發(fā)展和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的要求，研究者們不再局限于對(duì)單一組分的納米材料的研究，而開(kāi)始致力于構(gòu)建多組分的納米復(fù)合材料及拓展其應(yīng)用。相比各自單一組分的納米銀材料，納米銀/聚合物、氧化鐵/銀納米等復(fù)合材料的構(gòu)建和發(fā)展，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用中給出了多功能或者功能增強(qiáng)的精彩表現(xiàn)。這將激勵(lì)研究者們將更為深入地探索其合成方法和應(yīng)用前景。

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(編輯惠瓊)

Current Status and Development of BiomedicalNanosilver-contained Composites

DING Qi1, LI Mingxi1, YANG Fang1,2, GU Ning1,2

(1.Jiangsu Key Laboratory for Biomaterials and Devices, State Key Laboratory of Bioeletronics,School of Biological Sciences & Medical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China)(2.Collaborative Innovation Center of Suzhou Nano-Science and Technology, Suzhou 221009, China)

Abstract：In recent years, micro- or nano-composite materials have been rapidly developed. Usually, composite materials are composed of two or more different agents in one micro- or nano-unit structure, which realizes the characteristics of multifunction or synergistic functions enhancement. Silver nanoparticle containing micro- or nano-composite materials are one of the most important research branches in the field of biomedical applications. In this review, firstly, the preparation methods of silver/ polymer and silver/ iron oxide composites were summarized, which include emulsion polymerization method, in-situ formation/ reduction method, hole method, ion exchange method, one pot method, seed method, electrostatic interaction method as well as micelle method. Then, their applications have been reviewed. The promising applications on surface enhanced raman scattering, optical imaging, antibacterial, immune detection, electrochemical detection, catalytic degradation and so on have been described in detail.

Key words：silver/ polymer composites; silver/ iron oxide nano composite; biomedical applications

中圖分類號(hào)：R114

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-3962(2016)01-0010-07

DOI:10.7502/j.issn.1674-3962.2016.01.02

通訊作者：顧寧，男，1964年生，教授，博士生導(dǎo)師，Email: guning@seu.edu.cn

基金項(xiàng)目：國(guó)家重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2011CB933503)；蘇州市納米科技專項(xiàng)(ZXG2012016)

收稿日期：2015-08-27

第一作者：丁琪，女，1976年生，博士研究生