佐治亚理工学院夏幼南课题组报道了一种通过金原子沉积的方法，有效地用柠檬酸盐取代了金纳米球表面有毒的十六烷基三甲基氯化铵。与直接的配体交换相比，此方法避免了因带有相反电荷的配体而导致纳米粒子的聚集。同时，这种方法也降低了金纳米球的毒性，为一系列生物医学应用打开了新大门。

表面配体在纳米粒子的合成中一直扮演着重要角色，例如控制纳米粒子的形貌或防止它们在生长过程中聚集。然而，表面配体的内在毒性经常限制了纳米粒子在医学上的应用。因此，通常在已合成的纳米粒子表面进行配体交换以引入新配体来降低其毒性。传统的配体交换方法是将纳米粒子直接分散在目标配体的溶液中，但由于新配体与原配体可能带有相反的电荷，所以这经常导致纳米粒子的聚集。此外，这种方法仅在新配体比原配体与纳米粒子表面有更低的结合能时才有效。以上两种情况限制了配体交换的可行性。

为了解决这一问题，夏幼南课题组提出了一种新的配体交换方法。该课题组在金纳米球和柠檬酸盐的混合溶液中还原氯金酸，使新的金原子能够沉积在原有的金纳米球上。为了避免破坏原本的球形结构，他们通过控制三价金前驱体的浓度，從而只有一层金原子沉积在金纳米球上。新的金原子沉积后，原本的十六烷基三甲基氯化铵会被溶液中浓度更高的的柠檬酸盐取代。为了实现完全的配体交换，该课题组还确定了最适合的柠檬酸盐浓度。

使用这种方法合成的金纳米球展现了良好的胶体稳定性。配体交换后的金纳米球显示截然不同的性能，例如，将原本金纳米球表面的正电荷转变为负电荷。细胞生物活性测试表明，柠檬酸盐覆盖的金纳米球相比原始樣品而言，细胞毒性降低了近一半，使其更适合于生物医学应用。

总括而言，夏幼南课题组通过金原子沉积的方法，将金纳米球表面的十六烷基三甲基氯化铵替换为柠檬酸盐。通过调节沉积量，新合成的金纳米粒子保持了原有的形貌和胶体稳定性，同时降低了对细胞的毒性，为金纳米球在生物医学领域的应用拓展了新的思路。