聚二茂铁硅烷（Polyferrocenylsilanes, PFS）基高分子是一种经典的金属有机高分子材料。聚二茂铁硅烷基高分子具有一系列独特的物理化学性质，其中最引人注目的是重复单元中二茂铁基团带来的可逆氧化还原特性。凭借这一特性，聚二茂铁硅烷基高分子不仅能应用于传感器、电极、超级电容器中，也能够直接还原Au3+、Ag+、Pt2+、Pd2+等贵金属离子。随着功能性高分子构建的纳米自组装体在各个领域的广泛应用，设计一种聚二茂铁硅烷基的纳米自组装体对将其独特的性能应用于更广泛的领域有很大的意义。
针对聚二茂铁硅烷基高聚物中二茂铁基团本身的疏水特性，上海交通大学的窦红静教授课题组和加拿大维多利亚大学的Ian Manners教授课题组采用了对其重复单元侧链进行亲水基团修饰的思路。利用高效的点击化学反应，设计并合成了一种两亲性的聚二茂铁硅烷基高分子（PFC）。在此基础上，利用选择性溶剂的方法使该高分子在亲疏水作用力的驱动下自组装形成球型胶束，成功将聚二茂铁硅烷基高分子的功能性扩展到了纳米载体上。
图 1 (a) 两亲性聚二茂铁硅烷基均聚物高分子（PFC）的合成， (b) PFC胶束的制备,（c-e）不同尺寸的PFC胶束的TEM图像（标尺:500nm）。
在PFC胶束的基础上，利用PFC本身的氧化还原特性，在不加入其它还原剂的情况下，仅加入四氯金酸作为前驱物，原位还原成功制备了表面镶嵌有Au纳米颗粒的PFC/Au复合纳米结构。并且在该实验过程中，通过对反应的pH进行控制，一定程度上控制了得到的PFC/Au复合纳米结构中金纳米颗粒的尺寸。
图2 （a）PFC/Au复合纳米结构制备流程示意图，（b）不同条件下制得的复合纳米结构的紫外-可见吸收曲线，（c）PFC/Au-5N分散液外观，（d-e）PFC/Au-5N复合纳米结构的TEM，HAADF-STEM和EDS-STEM结果。
此外，原位还原Au纳米颗粒的方法也能够原位制备包括Ag、Pt和Pd在内的贵金属纳米颗粒。该方法得到的PFC贵金属复合纳米结构基本都较均匀地分布在PFC胶束表面，能够充分发挥PFC作为纳米载体的优势。
图3 （a-f）PFC/Pd复合纳米结构的示意图及其TEM，HAADF-STEM和EDS-STEM结果,（g-l）PFC/Ag复合纳米结构的示意图及其TEM，HAADF-STEM和EDS-STEM结果，（m-r）PFC/Pt复合纳米结构的示意图及其TEM，HAADF-STEM和EDS-STEM结果。
得益于Au纳米粒子的物理性质，文中制得的PFC/Au-5N复合纳米结构展现出了良好的光热性能。在808 nm激光照射下能够产生明显的光热效应，其光热转化效率约为17.8%。窦红静教授课题组对这一复合纳米结构的光热效应在治疗癌症领域的应用做了初步的可行性试验。在体外的细胞过程中，PFC/Au-5N复合纳米结构本身几乎没有明显的细胞毒性，并且能够在808 nm激光的照射下对A549细胞产生明显的杀伤效果。这一结果展现出了PFC/Au复合纳米材料在生物医用领域的应用潜力。
图4 （a-d）PFC/Au-5N复合纳米结构在808 nm激光激发下的光热性能，（e-h）PFC/Au-5N复合纳米结构在808 nm激光激发下光热效应在体外细胞实验中的效果。
以上相关成果发表在ACS Applied Materials & Interfaces (DOI 10.1021/acsami.0c21925)上。论文第一作者为上海交通大学材料科学与工程学院博士研究生尤佳毅，通讯作者为上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室的窦红静教授。
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c21925
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