近日，吉林大学化学学院徐斌教授课题组与北京化工大学卢云峰教授、吉林大学孙天盟教授开展合作，创新性地采用原位自由基聚合法，在金纳米粒子（Au NPs）表面构建了交联聚丙烯酰胺壳层。通过在单个Au NPs周围聚合单体和交联剂，为每个Au NPs构建三维聚合物网络壳层。该策略为开发具有超强稳定性和可控表面性质的Au NPs提供了新方法，解决了纳米医学领域的两大关键难题：稳定性和功能可调性，有望推动其在生物医学领域的广泛应用。研究成果以“Ultra-stable Gold Nanoparticles with Tunable Surface Characteristic”为题，于4月15号发表在Angewandte Chemie-international Edition上。

图1.交联聚合物修饰的金纳米粒子的制备及基本表征

目前，Au NPs的常用表面配体包括聚乙二醇（PEG）、聚六亚甲基双胍（PHMB）、聚丙烯酸（PAA）和聚苯乙烯（PS）等，但现有聚合物配体多采用静电吸附法或接枝法，形成柔软且疏松的表面，生物体内长期稳定性和功能性仍待提升，这凸显了表面工程与制备技术持续创新的必要性。本研究采用原位自由基聚合的修饰策略，选取丙烯酰胺(AAM)为单体、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂，在AuNPs表面修饰一层交联聚合物壳层，得到高稳定性的AuNPs（n(Au)）（图1）。n(Au)增加的水力学半径、近乎中性的表面电势、透射电镜图像以及红外表征均证实了n(Au)的成功制备，并呈现出单分散的核壳结构，其壳层厚度约为5nm。

图2.金纳米粒子表面聚合物壳层厚度调控

该方法的突出优势在于其方法的稳定性和灵活性：n(Au)相比于柠檬酸钠配体或巯基聚乙二醇（HS-PEG）保护的AuNPs无论在长期保存、盐溶液、不同pH环境及冷冻条件下，均展现出优异的稳定性。此外，通过引入带有不同电性的功能单体，实现了对n(Au)表面电势的可控调节，并且能够针对不同尺寸的Au NPs实现有效包覆。通过精确调控反应条件，也可制备得到具有不同厚度壳层的Au NPs，以满足不同的应用需求（图2）。