壳聚糖（CS）被认为是纳米材料制备中使用最广泛的天然高分子，通过将壳聚糖与银纳米颗粒相结合，可以促进壳聚糖的抗菌和抗感染性。已报道的制备Ag/壳聚糖纳米材料的方法通常需要多个步骤、高温和较长的制备时间。飞秒激光无掩模光学投影光刻技术是一种高效的大面积制备技术，将该技术与Ag/壳聚糖材料相结合，能有效实现大面积Ag/壳聚糖复合材料的制备。

中国科学院理化技术研究所仿生智能界面科学中心有机纳米光子学实验室郑美玲研究员团队，近期在水凝胶核壳纳米颗粒图案化方面取得新进展。该工作首次利用简单、高效的飞秒激光无掩模光学投影光刻技术制备了由Ag@壳聚糖/PEGDA纳米颗粒组成的任意图案，并进一步探究了核壳纳米颗粒的形成机制和应用潜能。相关研究成果发表在International Journal of Extreme Manufacturing 期刊上。该论文的通讯作者是郑美玲研究员，第一作者为2020级研究生宾凡淳。

作者发现制备得到的纳米颗粒由银核和水凝胶壳组成，通过调整曝光时间可以有效调节颗粒的粒径分布。利用等离子体共振（LSPR）效应诱导核壳结构的形成，并阐明了银颗粒的成核-生长机制。前驱体溶液中氨基和羟基可以促进成核过程，导致颗粒数增加。酸性环境会抑制银核的形成，但与中性环境相比，它有利于银核的生长。

进一步，作者利用飞秒激光无掩模光学投影光刻技术实现了任意图案化结构的制备，并将Ag@壳聚糖/PEGDA结构作为表面增强拉曼散射（SERS）基底，对罗丹明6G和BSA进行定量检测分析，结果发现其检测限分别为10^-8 mol/L和10^-5 mol/L。通过CCK8实验发现在第1、3、5天时，L929细胞的相对生长速率分别为72%、110%和95%，表现出较高的生物相容性，且抗菌活性高达99%。

该研究所提出了利用飞秒激光无掩模光学投影光刻技术“一步法”制备水凝胶类核壳纳米颗粒，该方法为水凝胶类核壳纳米颗粒的制备提供了一条新的途径，所制备的Ag@壳聚糖/PEGDA结构有望应用于各个领域，如生物传感器、细胞成像、抗菌等。相关研究工作得到科技部纳米科技重点专项、科技部激光与增材重点专项、国家自然科学面上基金、中国科学院国际伙伴计划等项目的大力支持。

论文链接：https://doi.org/10.1088/2631-7990/ada83a

图1. 飞秒激光无掩模光学投影光刻技术一步法制备水凝胶核壳微图案

图2. 飞秒激光无掩模光学投影光刻技术制备的任意微图案

图3.Ag@壳聚糖/PEGDA结构作为SERS基底进行定量检测分析