温敏性壳聚糖-g-聚(N-异丙基丙烯酰胺)介导的金纳米颗粒环境友好原位合成及其性能研究

《Reactive and Functional Polymers》：Environmentally friendly in situ synthesis of gold nanoparticles mediated by thermoresponsive Chitosan- g-PNIPAM copolymer

本研究针对生物医学领域对稳定纳米载体的需求，开发了壳聚糖-g-聚(N-异丙基丙烯酰胺)(Chit-g-PNIPAM)介导的一锅法原位合成金纳米颗粒(AuNPs)新策略。通过离子交换/螯合与化学还原两步机制，成功构建了具有温敏响应的有机-无机复合胶体，为智能纳米药物载体设计提供了新思路。

　　

在生物医学领域，聚合物保护的无机纳米颗粒因其能够封装活性化合物并提供胶体稳定性而展现出巨大应用潜力。然而，传统合成方法往往需要添加额外还原剂，可能导致生物相容性降低和环境问题。为此，Marcela Mihai等人开展了一项创新研究，通过环境友好的一锅法原位合成策略，成功制备了壳聚糖-g-聚(N-异丙基丙烯酰胺)(Chit-g-PNIPAM)/金纳米颗粒(AuNPs)复合胶体。

这项研究的创新之处在于利用具有混合生物-合成特性的Chit-g-PNIPAM共聚物，在水溶液中无需任何额外还原剂的情况下实现了AuNPs的原位合成。该工作已发表在《Reactive and Functional Polymers》期刊上，为智能纳米药物载体的开发提供了新思路。

关键技术方法包括：采用动态光散射(DLS)和紫外-可见光谱(UV–Vis)联用技术系统研究合成动力学与温度、胺基/金([N]/[Au])摩尔比的关系；通过扫描透射电子显微镜(STEM)表征有机-无机杂化颗粒的形貌尺寸；利用温控UV–Vis和DLS实验验证智能纳米胶体的温敏特性。

研究结果与讨论：

合成机制分析

研究表明复合纳米结构的制备涉及两步机制：首先通过HAuCl₄盐进行离子交换/螯合反应，随后金离子(Au³⁺)被化学还原并原位合成AuNPs。这种独特的合成路径确保了纳米复合结构的可控形成。

动力学特性研究

通过DLS和UV–Vis光谱分析发现，反应温度和[N]/[Au]摩尔比对合成过程具有显著影响。适当提高温度可加速还原反应速率，而胺基与金离子的比例则直接影响纳米颗粒的成核与生长过程。

形貌结构表征

STEM分析清晰展示了有机-无机杂化颗粒的精确形貌和尺寸分布。结果表明，Chit-g-PNIPAM共聚物能有效调控AuNPs的形成，获得尺寸均一、分散稳定的纳米复合结构。

温敏性能验证

UV–Vis和DLS实验证实，所获得的智能纳米颗粒胶体具有明显的温敏特性。随着温度变化，PNIPAM链的构象转变可逆地调节纳米颗粒的聚集状态，这一特性为药物控释应用奠定了基础。

本研究成功开发了一种环境友好的Chit-g-PNIPAM/AuNPs复合胶体合成方法。该策略的创新性在于利用温敏共聚物实现了金纳米颗粒的一锅法原位合成，无需额外还原剂。所得复合结构具有明确的形貌尺寸和优异的温敏响应性，在智能药物递送、生物传感等生物医学领域展现出重要应用价值。特别是其环境友好的合成方式和可调控的理化特性，为绿色纳米技术的发展提供了新途径。