金纳米笼@碳量子点掺杂硅核壳结构：高效成像标记与光热治疗一体化纳米探针

本研究针对传统金纳米笼(AuNCs)在生物相容性和近红外(NIR)吸收调控上的瓶颈，开发了一种基于银纳米立方体@碳量子点(CQDs)掺杂硅模板的液相合成策略，成功构建了兼具荧光增强(局部表面等离子体共振LSPR介导)和高效光热转换(效率达38.6%)的小尺寸AuNCs@CQDs纳米探针，为肿瘤诊疗一体化提供了新平台。

　　

在生物医学领域，如何实现深部组织的精准成像与治疗一直是科学家们追逐的圣杯。金纳米结构因其独特的局部表面等离子体共振(LSPR)特性，能同时增强电磁场和转化光热效应，成为解决这一难题的理想候选者。然而传统金纳米笼面临两难困境：尺寸过大影响生物相容性，尺寸过小则难以调控至近红外(NIR)光学窗口——这个被称为"生物组织光学透明窗"的波段(700-1100nm)，对实现深层组织穿透至关重要。更棘手的是，小尺寸金纳米结构往往存在稳定性差、荧光标记效率低等问题。

针对这些挑战，中国研究人员创新性地提出"硅壳封装+碳量子点协同"策略。通过以银纳米立方体@碳量子点掺杂硅为模板，利用电置换反应精准制备出小尺寸金纳米笼@碳量子点(AuNCs@CQDs)核壳结构。这种设计巧妙融合了三种材料的优势：金纳米笼提供可调LSPR效应，碳量子点赋予荧光标记功能，而硅壳不仅增强结构稳定性，还显著提升生物相容性。

研究采用三大关键技术：1) 液相还原法合成单分散银纳米立方体模板；2) 改良的St?ber法构建碳量子点掺杂硅壳；3) 有限差分时域(FDTD)模拟优化电磁场分布。通过调控氯金酸浓度，实现了从紫外-可见到近红外的宽谱调控(400-810nm)，这在传统小尺寸金纳米笼中极为罕见。

材料与方法
研究团队采用梯度离心纯化技术确保纳米颗粒单分散性，通过紫外-可见-近红外光谱和透射电镜(TEM)表征光学特性与形貌。光热转换效率通过808nm激光照射下的温升曲线计算，细胞实验采用叶酸受体靶向修饰验证特异性标记效果。

结果与讨论

1. 结构表征证实成功制备出边缘长度约50nm的立方体纳米笼，硅壳厚度精确控制在15-20nm。这种"小而稳"的结构突破了传统小尺寸金纳米笼易碎裂的局限。
2. LSPR效应使碳量子点荧光强度提升3.8倍，FDTD模拟揭示这是由于金纳米笼棱角处形成的"电磁热点"增强了局域场强。
3. 在808nm激光照射下(0.8W/cm²)，仅需5分钟即可使溶液温度升高42.3°C，光热转换效率达38.6%，远超多数报道的贵金属纳米材料。
4. 体外实验显示，叶酸修饰的纳米探针能特异性标记癌细胞，并在温和激光条件下实现90%以上的肿瘤细胞消融率，正常细胞存活率保持在85%以上。

结论与展望
该研究开创性地将硅壳稳定策略与等离子体-荧光协同效应相结合，解决了小尺寸金纳米结构在NIR区吸收难调控、稳定性差的核心问题。38.6%的光热效率使其成为目前最高效的纳米光热剂之一，而LSPR增强荧光特性则实现了"诊疗信号双放大"。这种"一体双效"设计为早期肿瘤精准诊疗提供了新思路，未来可通过调控硅壳孔隙率进一步优化药物负载性能，发展多模态诊疗平台。论文发表于《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》，为贵金属纳米材料的生物医学应用树立了新标杆。