Nanocząstki złota

Nanocząstki złota (złoto koloidalne) – cząstki złota o rozmiarze między 1 a 100 nm. Zazwyczaj zawieszone są w roztworze wodnym, który może przyjmować barwę czerwoną, rzadziej niebieską lub fioletową (barwa zależna od kształtu i rozmiaru nanocząstek)^[1]. Na drodze różnych metod syntezy można otrzymać nanocząstki o różnych kształtach: sfery, gwiazdki, sześciany, rurki^[2]. Ze względu na swoje właściwości, nanocząstki złota są ważnym materiałem do zastosowań w różnych dziedzinach nauki, m.in. w biomedycynie^[3].

Otrzymywanie

Metoda Turkevicha i jej modyfikacje

Pierwsza metoda syntezy nanocząstek złota została opisana przez J. Turkevicha w 1951 r.^[4] Polega ona na reakcji gorącego kwasu chlorozłotowego z cytrynianem sodu, który pełni rolę reduktora i stabilizatora. Reakcja prowadzona jest w wodzie. Metoda została udoskonalona przez Frensa poprzez kontrolowanie rozmiaru otrzymanych nanocząstek za pomocą stosunku dodawanych reagentów^[5]. Procedurę te stosuje się zwykle do otrzymania nanocząstek sferycznych o średnicy 10–20 nm, chociaż możliwe jest również otrzymanie większych cząstek (nawet do 100 nm). Navarro wprowadził modyfikację pozwalającą na otrzymanie stabilnych nanocząstek o rozmiarach większych od 30 nm^[6].

Metoda Brusta-Schiffrina

Metoda opisana w 1994 r., pozwalająca na otrzymywanie nanocząstek złota w rozpuszczalnikach organicznych^[7]. Opiera się na reakcji kwasu chlorozłotowego z toluenowym roztworem bromku tetraoktyloamoniowego (TOAB) oraz borowodorkiem sodu jako reduktorem. W wyniku reakcji otrzymuje się małe nanocząstki (1,5 do 5 nm).

Metody biologiczne

Nanocząstki złota mogą zostać otrzymane przy użyciu roślin^[8] lub bakterii^[9].

Otrzymywanie nanocząstek o różnych kształtach

Z pomocą odpowiednich metod syntezy można otrzymać nanocząstki o kształcie gwiazdek^[10], sześcianów^[11] czy rurek^[12].

Właściwości

Nanocząstki złota mają zdolność zarówno do pochłaniania, jak i rozpraszania światła^[13], co sprawia, że przyjmują różne barwy: od czerwieni przez niebieską do czarnej (zależne od wielkości i kształtu). Powodem występowania tych kolorów jest powierzchniowy rezonans plazmonowy. Złoto koloidalne charakteryzuje się niewysoką toksycznością^[14][15] oraz wysoką biokompatybilnością^[16]. Przydatną właściwością nanocząstek jest duży stosunek ich powierzchni do objętości. Właściwości nanocząstek różnią się w zależności od kształtu i rozmiaru^[17].

Zastosowanie

Nanocząstki złota cieszą się bardzo dużą popularnością w biomedycynie. Ich różnorodne cechy znalazły wiele zastosowań, między innymi opisane poniżej.

Biosensory

Nanocząstki złota są używane w biosensorach do detekcji molekuł takich jak: cukry^[18], nukleotydy^[19], DNA^[20], białka^[21][22], toksyny^[23], wirusy^[24]. Działanie sensorów może być oparte na różnorodnych technikach analitycznych: kolorymetrii (zmiany barwy nanocząstek po agregacji)^[25], fluorescencji (gaszenie fluorescencji przez nanocząstki) czy spektroskopii SERS (nanocząstki stosowane jako podłoża, na których adsorbowane są analizowane molekuły)^[26].

Transport leków^[27]

Duży stosunek powierzchni do objętości nanocząstek złota umożliwia pokrywanie ich powierzchni setkami cząsteczek, w tym środkami terapeutycznymi. Możliwość otrzymania różnorodnych kształtów nanocząstek zwiększa ich atrakcyjność jako nośnika leków.

Inne

Nanocząstki złota wykorzystywane są jako katalizatory w reakcjach chemicznych^[28], jako przewodniki w elektronice^[29], jako sondy do obrazowania biologicznego^[30] czy do monitorowania wewnątrzkomórkowego pH^[31].

Przypisy