聚二茂鐵硅烷（Polyferrocenylsilanes, PFS）基高分子是一種經典的金屬有機高分子材料。聚二茂鐵硅烷基高分子具有一系列獨特的物理化學性質，其中最引人注目的是重復單元中二茂鐵基團帶來的可逆氧化還原特性。憑借這一特性，聚二茂鐵硅烷基高分子不僅能應用于傳感器、電極、超級電容器中，也能夠直接還原Au3+、Ag+、Pt2+、Pd2+等貴金屬離子。隨著功能性高分子構建的納米自組裝體在各個領域的廣泛應用，設計一種聚二茂鐵硅烷基的納米自組裝體對將其獨特的性能應用于更廣泛的領域有很大的意義。
針對聚二茂鐵硅烷基高聚物中二茂鐵基團本身的疏水特性，上海交通大學的竇紅靜教授課題組和加拿大維多利亞大學的Ian Manners教授課題組采用了對其重復單元側鏈進行親水基團修飾的思路。利用高效的點擊化學反應，設計并合成了一種兩親性的聚二茂鐵硅烷基高分子（PFC）。在此基礎上，利用選擇性溶劑的方法使該高分子在親疏水作用力的驅動下自組裝形成球型膠束，成功將聚二茂鐵硅烷基高分子的功能性擴展到了納米載體上。
圖 1 (a) 兩親性聚二茂鐵硅烷基均聚物高分子（PFC）的合成， (b) PFC膠束的制備,（c-e）不同尺寸的PFC膠束的TEM圖像（標尺:500nm）。
在PFC膠束的基礎上，利用PFC本身的氧化還原特性，在不加入其它還原劑的情況下，僅加入四氯金酸作為前驅物，原位還原成功制備了表面鑲嵌有Au納米顆粒的PFC/Au復合納米結構。并且在該實驗過程中，通過對反應的pH進行控制，一定程度上控制了得到的PFC/Au復合納米結構中金納米顆粒的尺寸。
圖2 （a）PFC/Au復合納米結構制備流程示意圖，（b）不同條件下制得的復合納米結構的紫外-可見吸收曲線，（c）PFC/Au-5N分散液外觀，（d-e）PFC/Au-5N復合納米結構的TEM，HAADF-STEM和EDS-STEM結果。
此外，原位還原Au納米顆粒的方法也能夠原位制備包括Ag、Pt和Pd在內的貴金屬納米顆粒。該方法得到的PFC貴金屬復合納米結構基本都較均勻地分布在PFC膠束表面，能夠充分發揮PFC作為納米載體的優勢。
圖3 （a-f）PFC/Pd復合納米結構的示意圖及其TEM，HAADF-STEM和EDS-STEM結果,（g-l）PFC/Ag復合納米結構的示意圖及其TEM，HAADF-STEM和EDS-STEM結果，（m-r）PFC/Pt復合納米結構的示意圖及其TEM，HAADF-STEM和EDS-STEM結果。
得益于Au納米粒子的物理性質，文中制得的PFC/Au-5N復合納米結構展現出了良好的光熱性能。在808 nm激光照射下能夠產生明顯的光熱效應，其光熱轉化效率約為17.8%。竇紅靜教授課題組對這一復合納米結構的光熱效應在治療癌癥領域的應用做了初步的可行性試驗。在體外的細胞過程中，PFC/Au-5N復合納米結構本身幾乎沒有明顯的細胞毒性，并且能夠在808 nm激光的照射下對A549細胞產生明顯的殺傷效果。這一結果展現出了PFC/Au復合納米材料在生物醫用領域的應用潛力。
圖4 （a-d）PFC/Au-5N復合納米結構在808 nm激光激發下的光熱性能，（e-h）PFC/Au-5N復合納米結構在808 nm激光激發下光熱效應在體外細胞實驗中的效果。
以上相關成果發表在ACS Applied Materials & Interfaces (DOI 10.1021/acsami.0c21925)上。論文第一作者為上海交通大學材料科學與工程學院博士研究生尤佳毅，通訊作者為上海交通大學材料科學與工程學院金屬基復合材料國家重點實驗室的竇紅靜教授。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c21925
