金纳米颗粒是直径分布于 1-100 nm 之间的金颗粒。作为纳米家族的重要成员之一，金纳米颗粒具有低毒、易于表面修饰、生物相容性强、独特的光学性质等优点，并且能够精细调控粒径、形状和表面性能。这些特性由其尺寸形状及表面修饰决定，通过表面修饰能够调控颗粒的稳定性、溶解度及与周围生物环境之间的相互作用。因其表面具有较强的结合硫醇和胺的能力，制备成的多功能金纳米新型材料已被广泛应用于各种生物医学领域，包括成像、递送、治疗和心肌组织工程等。
根据金纳米颗粒的形成方式，其合成分为“自上而下”和“自下而上”两类。“自上而下”的方法中，纳米颗粒的尺寸较大，因此需要采用机械方法或添加酸来减小纳米颗粒的尺寸。通常，自上而下的方法需要使用复杂分析(热分解法、机械法/球磨法、光刻法、激光烧蚀、溅射)。“自下而上”的方法与“自上而下”的过程有很大不同，它是从原子水平上通过形成分子开始的。自下而上的方法采用了不同的方法(化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、纺丝法、热解法)。

“自上而下”和“自下而上”法合成金纳米颗粒的流程示意图
我司（中科雷鸣（北京）科技有限公司）通过自下而上的方法进行金纳米颗粒的批量生产，并且通过多种测试表征方式来保证产品品质的可靠性以及颗粒尺寸的均匀性。

常用的表征金属纳米颗粒生产质量的方法

金纳米颗粒产品的TEM照片以及粒径分布数据
金纳米颗粒在生物医学领域中的应用
生物免疫传感器
基于金纳米颗粒制备的生物传感器设计的基本原理是被功能化或被硫醇化的生物分子修饰，因此在鉴定互补的生物分子时会导致金纳米颗粒的光学吸收发生变化。目前重要的应用集中在寡核甘酸与金属表面的结合，研究人员合成了多价脱氧核糖核酸(DNA)的功能化金纳米结合体(DNA-AuNPs),其能够以高亲和力结合互补核酸，能够耐 DNA 降解酶等的降解，以较强的进入各种细胞的能力将核酸引入细胞中。我司的客户利用 DNA-AuNPs 的这些特性开发了新颖的细胞内检测探针。

金纳米颗粒作为生物传感器时的作用原理图
光声成像技术
光声成像技术是一种生物医学成像模式，通过使用内、外源造影剂提供关于组织细胞和分子特征相关功能信息。当金纳米颗粒作为外源造影剂时，其独特的光学性质广泛应用于癌症动脉粥样硬化斑块、脑功能和图像引导治疗的 光声成像。金纳米颗粒能够在体内长时间循环，在疾病部位积累，使光声成像技术完美结合了高灵敏度优点与超声波成像的高深度穿透能力，得到高对比度、高空间时间分辨率的图像。

用于 CTC 检测的多功能纳米粒子和光声成像系统示意图
光动力疗法
光动力疗法是一种癌症辅助治疗的方法，即在分子氧存在的情况下，当可见光或近红外光照射激发光敏剂后，产生细胞毒性活性氧物质杀伤肿瘤细胞。光动力疗法成功与否取决于光敏剂的溶解度和靶向能力。金纳米颗粒是光动力疗法常用到的光敏剂，其独特的光学特性使其可改善光敏剂的性质，增加肿瘤中单线态氧的产率，提高光源穿透组织的能力。另外，近红外光比紫外光或可见光组织穿透深度更强，对组织伤害小，是进行光动力疗法的理想光波段。光动力疗法与金纳米颗粒可以将光能转换为光热协同治疗，在杀伤肿瘤细胞方面具有良好的前景。