宏观块材银是一种贵金属，以其优异的导电性和独特的光泽而闻名。

• 最高的导电导热性: 在所有金属元素中，银具有最高的电导率和热导率。
• 化学反应性: 银的化学性质比金活泼，在空气中会与硫化物反应而变黑（生成Ag₂S），但在常规环境下相对稳定。

当银的尺寸缩小到纳米尺度时，其与光的相互作用被急剧放大，涌现出两大核心特性：强烈的等离激元共振和广谱的抗菌活性。

• 局域表面等离激元共振 (LSPR): 这是银纳米颗粒最核心的光学特性。
  • 强烈的颜色: 与块材的银白色不同，小的球形银纳米颗粒溶胶由于在~400 nm处有极强的LSPR吸收峰，呈现出明亮的黄色。
  • 优异的SERS效应: 银的LSPR共振比金更尖锐、强度更高，因此银纳米颗粒被认为是性能最好的表面增强拉曼散射 (SERS) 基底材料，能够产生巨大的信号增强。
• 广谱、高效的抗菌活性: 这是银纳米颗粒最重要的生物学特性。AgNPs对包括细菌、病毒和真菌在内的数百种微生物都表现出强大的杀灭作用，使其成为应用最广泛的纳米抗菌剂。其抗菌活性主要源于纳米颗粒本身和其缓慢释放的银离子（Ag⁺）的协同作用。

对于银这种元素纳米材料，通过与其他金属形成合金或构建核-壳结构来调控其性能，特别是为了提高其化学稳定性。

目标: 将另一种金属原子随机地掺入银的晶格中，形成合金纳米颗粒，以精细调控其光学特性或提高稳定性。

• 金-银合金 (Au-Ag): 这是最经典的合金体系。通过调控金和银的比例，可以使其LSPR峰在纯银（~400 nm）和纯金（~520 nm）之间连续可调，从而实现对颜色的精确控制。同时，金的加入可以显著提高银纳米颗粒的抗氧化/抗硫化能力。

目标: 在银纳米颗粒（核）的表面精确地包覆上另一种材料（壳），以保护其免受氧化和腐蚀，并引入新功能。

• 银@金 (Ag@Au): 在银纳米颗粒表面包覆一层薄薄的金壳，是提高其化学稳定性的最有效方法。这层致密的金壳可以有效地将银核与外界环境隔绝，防止其被氧化或硫化，从而在保留银核优异LSPR性能的同时，极大地延长了其使用寿命。
• 银@二氧化硅 (Ag@SiO₂): 在银纳米颗粒表面包覆一层二氧化硅壳，同样可以提高其稳定性，并提供一个化学惰性且易于功能化的表面，用于连接各种生物分子。

银是一种性能优异的催化剂，当其被制备成纳米颗粒时，巨大的比表面积使其催化活性被进一步放大。

• 乙烯环氧化: 这是工业上最重要的多相催化反应之一，用于生产环氧乙烷。负载型银纳米颗粒是该反应目前唯一具有商业价值的催化剂。
• 醇类选择性氧化: 银纳米颗粒在温和条件下，可以高效地将甲醇等醇类选择性地氧化为甲醛等相应的醛类。

• 4-硝基苯酚还原: 将有毒的4-硝基苯酚还原为有用的4-氨基苯酚，是评估纳米催化剂活性的一个经典模型反应。银纳米颗粒在该反应中表现出极高的催化活性，通常只需痕量即可在几分钟内完成反应。

银纳米颗粒（AgNPs）凭借其无与伦比的SERS增强效应和独特的LSPR光学特性，在生物传感和分析化学领域扮演着至关重要的角色。

• 表面增强拉曼散射 (SERS): 这是AgNPs在传感领域最核心、最强大的应用。
  • 原理: AgNPs的LSPR共振比金更强，因此其表面的局域电场增强效应也更显著。这使其能够将附近分子的拉曼散射信号放大超过10¹⁴倍，轻松实现单分子检测。
  • 应用: AgNPs是构建超高灵敏度SERS探针的首选材料，用于环境中痕量污染物（如农药、爆炸物）的检测、食品安全检测以及生物体液中疾病标志物的早期诊断。
• 比色传感: 与金纳米颗粒类似，AgNPs的颜色也极其依赖于其聚集状态。分散的AgNPs是黄色的，而聚集后会变为灰色甚至黑色。利用这一原理，可以设计出检测DNA、蛋白质、金属离子等的比色传感器。

银纳米颗粒（AgNPs）在治疗领域的核心应用是其作为一种广谱、高效的纳米抗菌剂，其历史可以追溯到古代。

AgNPs是目前研究最深入、应用最广泛的无机抗菌材料，已被用于伤口敷料、医疗器械涂层、消毒剂和空气/水净化等众多领域。

• 多重抗菌机理: AgNPs的强大抗菌活性源于多种机制的协同作用，这使得细菌很难对其产生耐药性：
  1. 银离子（Ag⁺）释放: AgNPs在水性环境中会缓慢氧化并释放出具有强生物活性的Ag⁺。这些银离子可以与细菌细胞膜和蛋白质中的巯基（-SH）发生强烈的相互作用，导致蛋白质失活、酶系统功能紊乱，并干扰DNA的复制。
  2. 活性氧（ROS）生成: AgNPs表面可以催化产生活性氧（如•OH, H₂O₂），对细菌的细胞膜、蛋白质和DNA造成氧化损伤。
  3. 膜损伤: 纳米颗粒本身可以通过物理作用（如静电吸附）附着于细菌表面，破坏细胞膜的完整性，导致细胞内容物泄漏。
• 抗病毒与抗真菌: 除了抗菌，AgNPs对包括HIV、流感病毒在内的多种病毒以及白色念珠菌等真菌也表现出抑制作用。

银纳米颗粒（AgNPs）的生物安全性是一个极具争议和广泛研究的课题。其毒性与金纳米颗粒有本质区别，主要源于其银离子的释放。

• 核心毒性机制: AgNPs对哺乳动物细胞的毒性，与其抗菌机理类似，主要来自于其在生理环境中溶解并释放出的银离子（Ag⁺）。AgNPs本身像一个“特洛伊木马”，被细胞吞噬后，在细胞内酸性的溶酶体中会加速溶解，在局部释放出高浓度的Ag⁺。
• 分子水平的损伤:
  • 蛋白质失活: Ag⁺对巯基（-SH）具有极高的亲和力，会与细胞内大量的蛋白质和酶（如谷胱甘肽）中的巯基结合，导致其结构破坏和功能丧失。
  • 氧化应激: Ag⁺会干扰线粒体的呼吸链功能，诱导细胞产生活性氧（ROS），引发剧烈的氧化应激，损伤DNA、蛋白质和脂质。

• 主要靶器官: 进入体内的AgNPs主要在肝脏和脾脏中蓄积。
• 银质沉着症 (Argyria): 长期或过量暴露于银（包括AgNPs）可能导致一种不可逆的病症——银质沉着症。其特征是银在皮肤、眼睛和内脏器官中沉积，在光照下被还原成金属银，导致皮肤呈现出永久性的蓝灰色。

银纳米颗粒的合成方法非常成熟、多样，通常依赖于在溶液中将银盐还原。

这是最常用、最灵活的一类合成方法。

• 柠檬酸钠还原法 (Turkevich法): 这是最经典的“绿色”合成方法之一。将硝酸银（AgNO₃）水溶液加热至沸腾，然后快速注入柠檬酸钠溶液。在高温下，柠檬酸根既作为一种温和的还原剂将Ag⁺还原为Ag⁰，又作为稳定剂吸附在生成的银纳米颗粒表面，通过静电排斥作用防止其团聚。
• 硼氢化钠还原法: 在冰浴中，将强还原剂硼氢化钠（NaBH₄）快速注入到硝酸银溶液中。这是一个非常快速的反应，通常用于制备尺寸较小（

这是一种广泛用于制备各种形貌（如立方体、线、片）银纳米结构的通用方法。

• 原理: 在高沸点的多元醇（如乙二醇）溶剂中进行反应。在高温下，乙二醇既作为溶剂，又作为还原剂，缓慢地将银离子还原。通过向反应体系中引入不同的“形貌控制剂”（如PVP、Cl⁻、Br⁻），可以选择性地控制银晶体的生长速率和最终形貌。

对银纳米颗粒（AgNPs）的精确表征是理解和应用其独特光学和生物学性质的基础。对其光学特性和离子释放的表征尤为重要。

• LSPR吸收光谱: 紫外-可见吸收光谱 (UV-Vis) 是表征AgNPs**最重要、最快捷**的技术。
  • 峰位: 球形AgNPs的LSPR吸收峰的峰位通常在~400 nm附近，其精确位置与颗粒尺寸和介电环境有关。
  • 峰形: 吸收峰的尖锐程度（半峰宽）反映了样品尺寸的均一性。峰越窄，说明样品越均一。
  • 聚集状态: 纳米颗粒的聚集会导致LSPR峰红移、变宽甚至出现新的峰，因此UV-Vis光谱是监测其胶体稳定性的有力工具。

• 形貌、尺寸与分散性: 透射电子显微镜 (TEM) 是直接观察AgNPs尺寸、形状和分散性的金标准。通过统计大量的TEM照片，可以得到精确的尺寸分布。
• 晶体结构: X射线衍射 (XRD)。用于确认AgNPs为面心立方（FCC）的晶体结构，并可通过谢乐公式估算平均晶粒尺寸。

• 银离子释放: 电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS) 是精确测量AgNPs在特定介质中银离子释放速率和总量的金标准技术，这对于评估其抗菌活性和毒性至关重要。

银纳米颗粒的表面工程至关重要，其核心任务是**提高其化学稳定性**（防止氧化和团聚），并调控其生物学行为。

银（Ag）与硫（S）之间可以形成非常稳定、具有共价键性质的Ag-S键。这为在银表面牢固地“锚定”各种功能分子提供了极大的便利。

• 原理: 几乎任何一个分子，只要在其末端通过化学合成引入一个硫醇基 (-SH)，就可以轻松地、自发地吸附到银纳米颗粒的表面，形成一层致密的自组装单层膜（SAMs）。

• 聚合物包覆:
  • 聚乙烯吡咯烷酮 (PVP): PVP是一种常用的非离子型聚合物稳定剂，可以通过配位作用吸附在银表面，提供空间位阻，有效防止颗粒团聚。
  • 聚乙二醇化 (PEGylation): 这是用于生物医学应用最重要的表面修饰。将末端带有硫醇基的聚乙二醇（PEG-SH）链连接到AgNPs表面，可以极大地提高其在生理环境中的稳定性和生物相容性，并降低其细胞毒性。
• 二氧化硅包覆: 在AgNPs表面包覆一层二氧化硅（SiO₂）壳，是提高其化学稳定性的最有效方法之一。SiO₂壳可以物理性地保护银核，防止其被氧化，同时提供了一个易于功能化的表面。