软聚合物调控的自适应等离激元纳米材料

基于软配体修饰的自适应等离激元纳米材料是现代纳米科学和纳米技术中迅速发展的新型构建单元。它们将等离激元纳米颗粒独特的表面等离激元共振（LSPR）特性与聚合物的动态可调和多刺激响应特性相结合，在生物传感、诊断、药物递送和智能光电子等领域展现了巨大潜力。通过将软配体——包括小分子、高分子和生物分子——利用共价交联或静电吸附的方式修饰到等离激元纳米颗粒表面是最为常见的自适应等离激元纳米材料的构建策略，其中常用的方法包括原位包覆法、层层自组装法、纳米凝胶包覆法以及聚合物刷接枝法。不同修饰策略在其配体密度的可控性、壳层厚度可调性、合成通量及生物相容性方面各具优势，可为不同功能化需求提供定制化方案。

该综述按外界刺激类型对自适应纳米等离激元体系进行了系统归纳：

光响应体系：通过在聚合物主链/侧链引入光敏基团（如偶氮苯、螺吡喃、香豆素），可实现纳米结构的光响应可逆构型变化与组装/解组装；此外，结合等离激元纳米颗粒自身的光热效应，有助于实现进行远程、时空可控的光调制与光治疗等相关功能。

电响应体系：主要以导电聚合物（如 PANI、PEDOT等）为电致变色与介电调谐介质为主，可在电化学掺杂/去掺杂过程中显著改变局部介电常数并引发表面等离激元共振（LSPR）峰位的大尺度可逆位移，该自适应等离激元纳米结构常用于大面积、低能耗的自适应光学显示。

热响应体系：借助热敏聚合物（如 PNIPAM）的相转变特性，在温度变化过程中可引发结构构象与界面相互作用的改变，进而实现光学信号的可逆调谐，并拓展其在温敏成像和控释中的应用潜力。

pH 响应体系：聚电解质高分子（如 PDEA、PAA等）可通过可逆的质子化/去质子化调控表面电荷与胶体稳定性，从而在不同 pH 条件下触发可逆组装与光学信号开关。

溶剂响应体系：借助聚合物对溶剂（溶解度/溶胀性）的敏感性，可在不同溶剂环境下实现纳米颗粒分散—界面组装的可逆切换；然而，此类策略目前更适用于体外环境，在生理条件下的可转化性相对受限。

力学响应体系：在可拉伸/柔性基底上构筑的等离激元阵列可通过应变调控粒子间距与耦合强度，从而实现应变驱动的颜色与光谱响应，面向于可穿戴应变传感与“等离激元皮肤”等生物医学与人机交互场景。

其他刺激与内源信号：除上述物理/化学刺激外，该综述还涉及对H₂O₂、缺氧态、活性氧等生物内源信号，以及CO_₂气体、湿度和辐射等新兴刺激及其生物医学应用的讨论。

作者指出，虽然软聚合物配体赋能的自适应纳米等离激元在实验室中已表现出显著的可编程性与多功能性，但在规模化合成、长期稳定性以及复杂生物环境适配方面仍需突破。随着聚合物分子设计与多刺激耦合策略的不断发展，这类材料有望在精准医学、柔性光电子器件以及下一代传感技术中发挥重要作用。

论文第一作者为南京医科大学生物医学工程与信息学院电磁生物环境与医学先进诊疗技术实验室硕士生张伟鹏，通讯作者为南京医科大学刘亿一副教授、南京大学顾宁教授和澳大利亚悉尼大学程文龙教授。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.5c07664

Scheme 1. 软聚合物调控的自适应纳米等离激元示意图，展示了表面修饰策略（原位修饰、层层自组装、纳米凝胶包覆、聚合物刷），以及由此产生的多种刺激响应行为（光、电势、热、pH、溶剂、机械力及其他响应类型），并说明它们在生物界面中针对相应刺激的应用。

撰稿：张伟鹏；图片：张伟鹏；审核：刘亿一、黄斌