综述：工程化等离子体金纳米星的制备、增强等离子体特性及生物医学应用

这篇综述系统总结了金纳米星(Au nanostars)的合成策略（种子介导生长法、微流控技术等）、结构特性（分形/空心/杂化纳米结构）及其在生物医学领域的应用（表面增强拉曼散射SERS、光热治疗PTT）。重点阐述了其局域表面等离子体共振(LSPR)可调性（可见光-近红外II区）与尖端增强电磁场特性，并指出临床转化面临的挑战（标准化制备、多刺激响应系统设计）。

等离子体金纳米星的结构分类

金纳米星作为典型的各向异性纳米结构，其形态分类依据分支特征可分为稀疏/密集、长/短分支、尖锐/平滑分支等类型。特殊结构主要包括三类：分形纳米结构（如二次分支生长的"纳米雪花"）、空心纳米结构（通过牺牲钴模板或硅球制备）以及杂化纳米结构（合金、核壳、金属有机框架MOF等）。其中空心金纳米星展现出宽谱可调的近红外吸收（700-2000 nm），而分形结构因密集纳米间隙产生超强SERS增强效应。

六种合成策略对比

1. 胶体合成法：通过半胱氨酸或CTAB调控分支生长，粒径范围9.2-450 nm，但存在表面活性剂残留问题；
2. 基底原位生长：在凝胶表面直接生成纳米星，SERS信号增强100倍；
3. 微流控技术：通过螺旋微通道实现单分散制备，分支数量可通过AgNO₃浓度精确调控；
4. 电置换法：利用Cu/Au电位差制备空心结构；
5. 绿色合成：采用壳聚糖或植物多酚作为还原剂，但形貌均一性较差；
6. 光驱动合成：在温和条件下生成二维平面结构。

光学特性与机制

金纳米星具有三重LSPR吸收峰：核心相关峰（530-560 nm）、尖端偶极共振峰（600-900 nm）和尖端多极共振峰（1100-1600 nm）。有限元模拟(FDTD)显示其电磁场增强主要源于核-尖等离子体杂化效应，尖端曲率半径<10 nm处可产生10⁷倍SERS增强。相较于纳米球，其光热转换效率提升3倍（67.1%），且具备非偏振依赖优势。

生物医学应用进展

诊断领域：分形结构纳米星检测农药残留的灵敏度达10^-10 M；空心纳米星负载ZIF-8可实现挥发性有机物ppb级检测。治疗领域：Janus型金纳米星-四氧化三铁杂化结构兼具磁靶向与光热消融功能；协同免疫光热纳米疗法(SYMPHONY)在小鼠模型中实现原发/转移瘤同步清除。值得注意的是，表面聚乙二醇(PEG)修饰可使细胞毒性降低80%。

现存挑战与突破方向

当前临床转化瓶颈在于：① 理论模型与真实结构的匹配度不足；② 微流控制备的批间重复性待提升；③ 体内代谢途径不明确。前沿解决方案包括：机器学习辅助逆向设计纳米结构、开发NIR-II/III区响应的多刺激系统、构建标准化光热治疗参数体系等。近期研究表明，集成生物电子学的无线控释系统为脑肿瘤治疗提供了新范式。