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光激活纳米金掺杂聚合物的等离激元响应

DOI：10.1557/adv.2019.286 期刊：MRS Advances 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 在聚合物基质中引入金属纳米粒子（NPs）可用于增强和控制药物的溶解与释放，实现靶向给药、抗菌、局部热源供应及独特的光电应用。特别是金纳米粒子具有等离子体共振响应，已被用于光热能量转换。由于等离子体纳米粒子通常表现出与可见光谱相近的等离子体共振频率，它们成为这些波长下直接光热转换并提高太阳能热效率的理想候选材料。我们的研究将直径约3纳米的金胶体（Auc）纳米粒子掺入静电纺丝聚乙二醇（PEG）纤维中，利用纳米粒子的等离子体响应实现局部加热熔融聚合物以释放治疗药物。紫外-可见（UV-Vis）光谱显示，Auc及PEG复合体系（PEG+Auc）均在522纳米（约绿光波段）呈现最小反射率，而PEG+Auc静电纺丝纤维的最小反射率蓝移至504纳米。通过UV-Vis光谱计算PEG+Auc相较于纯PEG的理论效率提升，在宽谱白光照射下约增加10%，绿光照射时提升约14%。将Auc增强聚合物直接静电纺丝到电阻温度检测器上，并用绿激光照射记录温升，结果显示最大升温达8.9°C。为深入理解金纳米材料对材料复杂光学特性的影响，采用光谱椭偏仪进行分析。通过光谱椭偏仪测量及CompleteEASE?软件建模，确定了材料复数光学常数：折射率n（反映光波长与速度比的光学密度特性）和消光系数k（表征材料吸收特性）。
作者： Jessica M. Andriolo，McKenzie L. Joseph，Molly C. Brockway，Jack L. Skinner
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究光激活纳米金掺杂聚合物的等离激元响应，通过局部加热和熔融聚合物实现药物释放治疗。

研究成果

研究表明，嵌入聚合物纤维网中的金纳米颗粒可通过外部光照激发等离子体响应，从而产生局部加热效应以实现按需医疗给药。PEG+Auc聚合物混合材料在绿光照射下理论能量吸收效率提升约14%。经验证，PEG与PEO按3:2比例混合Auc的配方最适合制备可分散的按需给药系统——仅需0.007%的金浓度即可实现7.4°C的温升。光谱椭偏仪检测显示PEG/PEO+Auc薄膜在559 nm处出现吸收增强现象，这为未来应用中定制光学特性提供了可能。

研究不足

技术限制包括由于调整金流体以维持电纺所需的适宜粘度，导致最终聚合物纤维或薄膜中金含量的百分比存在波动。应用限制则涉及需要进一步增强光热等离子体能量转换机制，以实现更高效的给药系统。

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