普鲁士蓝纳米颗粒 (PBNPs) 因其优异的类酶活性、光热性能与磁共振成像能力，在肿瘤治疗、抗菌感染和多模态诊疗等领域展现出广阔的应用前景。然而，传统合成方法常导致粒径分布宽、表面电荷不稳定和小尺寸易聚集等问题，严重影响其稳定性与催化性能，从而限制了其在生物医学领域中的应用。近期，顾宁院士团队开发了一种以球形聚电解质刷 (SPB) 作为纳米反应器原位合成PBNPs的策略。该研究不仅为设计具有增强催化活性和环境稳定性的多功能纳米酶提供了突破性方法，还拓展了SPB在纳米材料合成中的应用。
SPB是一类新型的软模板材料，其由硬核 (如聚苯乙烯) 与高度密集接枝的柔性聚电解质链 (如聚丙烯酸) 构成。该类材料兼具空间限域与界面调控功能：一方面，刷状结构可通过静电吸附和空间排斥实现对金属离子的选择性富集与稳定锚定；另一方面，柔性链段可响应pH与离子强度变化调节反应微环境，从而有效抑制纳米颗粒的无序生长与聚集。本研究采用共沉淀法，以SPB为模板实现PBNPs在其表面的原位限域合成，成功构建出尺寸为15-19 nm、结晶度低、结构均一的卫星状SPB@PBNPs。结构表征及生长动力学分析表明，SPB通过类Donnan效应介导的Fe3+局部富集，驱动了非经典异质成核与定向附着过程，形成高度分散且稳定的刷状纳米酶体系。功能验证方面，SPB@PBNPs在类过氧化物酶和类过氧化氢酶等催化性能方面分别较对照组提高3.7倍和3倍，光热转换效率达60.4 %，r1磁弛豫率为0.8406 mM-1·s-1，展现出极佳的多功能性。更重要的是，该材料在4-60 °C、pH 3.0-7.0以及生理盐水中范围内可稳定存在1个月，并在细胞水平验证了良好的生物相容性。
该工作以“Donnan-Like Effect Driven Synthesis of Brush-Confined Prussian Blue Nanozymes with Low Crystallinity for Multifunctional Applications”为题目发表在Journal of Colloid and Interface Science杂志上，论文第一作者是江苏省生物材料与器件重点实验室博士生张璐斯，通讯作者为南京大学顾宁院士、南京医科大学黄斌副教授和江苏省生物材料与器件重点实验室陈怡副教授。该研究得到国家自然科学基金、江苏省前沿基础研究计划、南京市科技发展基金和苏州市基础研究计划的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.138379
研究进展