Коллоидное золото получение свойства и получение реферат

Обновлено: 04.07.2024

Методы синтеза КЗ можно условно разделить на две большие группы: дисперсионные (диспергирование металлов) и конденсационные (восстановление соответствующих солей металлов) методы.

Конденсационные методы более распространены, чем дисперсионные. Наиболее часто КЗ получают восстановлением галогенидов золота (например, HAuCl₄) с использованием химических восстановителей и/или физического облучения (УЗ- и УФ-облучения, импульсного или лазерного радиолиза) [41].

В качестве химических восстановителей используют различные органические и неорганические соединения. В работах Фарадея и Жигмонди восстановителями служили формальдегид, этанол и белый фосфор. Эти вещества и в настоящее время используются для получения золей со средним диаметром частиц 5-12 нм [42]. Помимо этих восстановителей, по данным литературы, используют цитрат натрия, аскорбиновую кислоту, этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТА), цитрат натрия вместе с танином, а также боргидрид натрия, боргидрид вместе с цитратом натрия или ЭДТА и цианоборгидрид [43].

В последнее время для синтеза монодисперсных частиц КЗ стали использовать синтетические полимеры – полиэтиленгликоль (ПЭГ), полиэтиленимин, поливинилпирролидон, хитозан и др. Частицы, сформированные в присутствии этих полимеров, отличаются большой однородностью размеров и формы. При этом в качестве восстановителей можно использовать боргидрид натрия, спирты и простые эфиры, гидразин, а также УЗ-излучение [43].

Au 3+ + восстановитель → Au 0 → nAu 0 (нанозолото) (1)

Схема 1 – Реакция окисления-восстановления для химического синтеза наночастиц золота [44].

Этап I в этой реакции соответствует элементарному акту окисления-восстановления. Обычно в качестве исходного вещества используют тетрахлорауровую кислоту – HAuCl₄.nH₂O. Восстановителями могут быть, как уже было сказано выше, самые разнообразные реагенты (цитрат натрия, аскорбиновая кислота и др.). Восстановление проводят в присутствии стабилизирующих органических веществ – лигандов. Лиганды могут наделить наночастицы способностями к биораспознаванию, транспортировке и катализу.

В этапе II следует выделить ступени: IIа и IIб. Ступень IIа соответствует стадии роста наночастицы; здесь лиганды формально не участвуют в процессе, однако, их присутствие сказывается на размере частиц и придании им соответствующей формы. На стадии IIб происходит окончательная стабилизация наночастицы [44].

В литературе описаны различные конденсационные методы получения наночастиц коллоидного золота, из которых наиболее популярными являются метод Туркевича, Браста-Шифрина и Френса.

Метод Туркевича. Метод основан на восстановлении золотохлористоводородной кислоты цитратом натрия. Na₃C₆H₅O₇ является восстановителем и стабилизатором, поэтому концентрация этого иона играет критическую роль: её изменение одновременно влияет на скорость восстановления и на процессы роста частиц. Процесс протекает в соответствии с реакцией, представленной на рис. 6.

Рис. 6 – Схема реакции восстановления наночастиц золота методом Туркевича [45].

Данный метод используется для получения монодисперсных сферических наночастиц золота, диспергированных в водном, растворе размером 10-20 нм. Схема процесса получения наночастиц золота методом Туркевича показана на рис. 7 [45].

Рис. 7 – Схема синтеза наночастиц золота методом Туркевича [45].

Во время синтеза цвет реакционной смеси изменяется. Первоначально слабо желтая окраска иона AuCl4- исчезает, раствор становится темно-синим, далее фиолетовым и окончательно рубиново-красным (наночастицы золота). Изменение цвета раствора указывает на структурные превращения, происходящие в системе. Методом пропускающей электронной микроскопии установлено, что бесцветный раствор, образующийся сразу после добавления цитрата, содержит золотые нанокластеры диаметром 3-5 нм (Рис.8а). В тёмно-синем растворе формируется сложная структура, которую можно описать как разветвленная сеть из нанопроволок с диаметром 5 нм (Рис.8b). В стадии тёмно-фиолетового цвета возникают небольшие сегменты, которые образуются в результате разрыва основной разветвленной сети нанопроволок (Рис.8c). Сферические наночастицы с диаметром 10-13 нм начинают откалываться от нанопроволок, когда раствор становится фиолетовым (Рис.8d,e). Окончательно золотые наносферы формируются, когда раствор становится рубиново-красным (Рис.8f).

Рис. 8 – Изображения золотых наночастиц на разных стадиях синтеза, полученные с помощью просвечивающего электронного микроскопа [44].

Метод Браста-Шифрина.Метод основан на получении наночастиц в органических средах, несмешиваемых с водой, например, в толуоле. Метод позволяет получать наночастицы золота размером 2-8 нм. В качестве восстановителя используется боргидрид натрия (NaBH₄), стабилизатора – тетраоктиламмония бромид ((C₈H₁₇)₄NBr, ТОАБ).

Схема получения наночастиц золота методом Браста-Шифрина показана на рис. 9. Микрофотография и гистограмма распределения наночастиц, полученных соответствующим методам, по размерам приведены на рис. 10. Стабилизация синтезированных наночастиц в растворах может быть электростатическая, адсорбционная, хемосорбционная [44].

Рис. 9 – Схема получения наночастиц золота методом Браста-Шифрина [44].

Рис. 10 – Микрофотография и гистограмма распределения по размерам наночастиц золота, синтезированных методом Браста-Шифрина [44].

Метод Френса.Принцип наиболее распространенного в последнее время метода Френса заключается в том, что к кипящему 0,01 % водному раствору золотохлористоводородной кислоты добавляют 1% водный раствор цитрата натрия в объеме, зависящем от требуемого размера частиц. Именно подбор концентраций цитрата натрия для получения частиц КЗ с заранее заданными размерами отличает этот метод от аналогов, использующих в качестве восстановителя цитрат натрия [46]. В ряде случаев применяют модификацию этого метода, предложенную в работе [47], для получения КЗ с эквивалентной оптической плотностью А₅₂₀≈ 2,5.

Схема реакции цитратного восстановления может быть представлена следующим образом:

Для расчета необходимого количества цитрата натрия при синтезе золотых частиц требуемого размера строится калибровочная кривая (рис. 11) [13].

Рис. 11 – Калибровочная кривая (2) для определения объема 1% цитрата натрия (на 100 мл золя), необходимого для получения частиц золота заданного размера, полученная по экспериментальным данным (1) [13].

По данным кривой выведена формула, по которой можно рассчитать объем цитрата натрия, необходимый для получения определенного диаметра наночастиц КЗ:

Рис. 12 – Формула расчета объема цитрата натрия (V, мл), необходимого для получения определенного диаметра наночастиц КЗ (d, нм) в расчете на 100 мл золя [48].

Другие методы.НКЗ с номинальным диаметром 16 нм можно получить восстановлением золотохлористоводородной кислоты аскорбатом натрия [49]. К охлажденной до 4°С деионизованной воде добавляют 1%-ную золотохлористоводородную кислоту и 0,1 М карбонат калия. Смесь помещают на ледяную баню и быстро при перемешивании вносят 7%-ный аскорбат натрия, перемешивают, пока окраска не станет пурпурно-красной. Объем смеси доводят до 400 мл деионизованной водой, кипятят до появления красной окраски [19].

НКЗ получают также с помощью 1% цитрат-танинового раствора (0,5% танина в 1% растворе цитрата), его добавляют к 0,01% раствору золотохлористоводородной кислоты, рН раствора доводят до 8,6 5% карбонатом натрия [50].

Некоторые из выше перечисленных методов имеют недостатки. Так, таниновый метод мало применим из-за ухудшения качества маркера, получаемого с этим КЗ, вследствие адсорбции на коллоидных частичках золота таниновой кислоты и высокомолекулярных продуктов ее окисления. Это приводит к экспериментальным осложнениям на этапе конъюгации биоспецифического зонда с КЗ. Недостатками метода Браста-Шифрина являются невысокая степень воспроизводимости размеров золотых наночастиц и низкая стабильность золей при хранении [44].

Таким образом, наиболее изученными и воспроизводимыми методами для синтеза НКЗ являются методы с использованием в качестве восстановителя цитрата натрия (метод Туркевича и метод Френса). Метод Френса более распространен благодаря возможности получения наночастиц золота заданного размера. Однако, исходя из данных литературы, конкретных рекомендаций по алгоритму получения КЗ, даже в отношении наиболее популярного в настоящее время, применяемого с данной целью метода Френса, нет. Мы не нашли ни одной методики, построенной на принципе метода Френса, в которой была бы четко описана последовательность всех этапов приготовления наночастиц коллоидного золота.

При анализе литературы были найдены различные модификации метода Френса. Так, в одних источниках хлористоводородную кислоту добавляют сразу, а цитрат натрия при закипании, в других – и тот и другой реагент вносят последовательно при закипании [13, 16, 18, 19]. Имеются расхождения по объему вносимого в раствор цитрата натрия для получения частиц с заданным размером. В таблице 2 представлен сравнительный анализ данных научно-исследоватеских работ, в которых имеется информация по объему вносимого в раствор цитрата натрия для получения частиц с заданным размером при приготовлении его по методу Френса, и данных расчета объема цитрата натрия, который необходимо добавить в раствор, чтобы получить частицы соответствующего размера по формуле, также рекомендуемой для использования в отдельных работах [48].

Таблица 2 – Сравнительный анализ количества цитрата натрия, вносимого в раствор, для получения НКЗ различного диаметра в расчете на 100 мл золя при приготовлении его по методу Френса

Из данных, представленных в таблице, следует, что при приготовлении по методу Френса частиц КЗ большего диаметра количество цитрата натрия, добавляемого в раствор, уменьшается как по данным различных литературных источников, так и при расчете по формуле. Однако при сравнении данных литературы и данных, полученных при расчете объема цитрата натрия, добавляемого в раствор, по формуле для одного диаметра частиц наблюдается, что в первом случае цитрата натрия рекомендуют добавлять больше, чем во втором.

Коллоидное золото представляет собой суспензию микроскопических частиц золота в дистиллированной воде или другой жидкости. Свойства наночастиц зависят от размера и формы.

Нашло применение в медицине, косметологии и других областях. Популярно в средствах от прыщей, для омоложения кожи.

Современные технологии позволяют использовать коллоидное золото без опасности для здоровья.

Как получают

В области нетрадиционной медицины золото не относится к распространенным средствам лечения. Причина:

Высокая стоимость,
Длительное время производства, которое необходимо для получения формы, удобной для употребления.

И, главное, под вопросом усвоение элемента.

Первое упоминание об использовании золота для исцеления датируется около 5000 годом до н.э., когда возникла аюрведическая медицина.

Производство препарата в то время было сложным, и процедуру приходилось повторять более 100 раз. Поэтому изготовление длилось шесть месяцев.

В прошлом веке золото использовалось в основном для лечения алкогольной зависимости. Исследования действительно показали, что дозы золота помогают снизить различные виды зависимости, включая зависимость от:

Лекарств;
Табака;
Спиртного;
Наркотиков;
Пищи.

В основе современного производства лежат научные открытия физика с мировым именем Майкла Фарадея, посвятившего себя изучению теории света и материи.

Кульминацией этих исследований стало создание теории эффекта Фарадея-Тиндалла, описывающая рассеяние света в коллоидном растворе, который привел к появлению нанотехнологий.

Коллоиды золота – это мельчайшие частицы минерала, которые не теряют характерных для золота свойств. Чрезвычайно маленькая энергетически заряженная частица.

Благодаря микроскопическим размерам общая площадь частиц золота и влияние на организм значительно увеличивается. Благодаря размерам коллоиды способны добраться до самых отдаленных мест в теле. Коллоид примерно в 2000 раз меньше, чем самые маленькие бактерии.

Сегодня существует несколько методов получения коллоидного золота с использование различных вспомогательных веществ. В результате получают наночастицы размером от 5 до 30 нанометров. Полученное вещество натуральное, безопасное в использовании.

Размер частиц имеет решающее значение для применения препарата и цвета. Самые большие дают темно-синий цвет.

Однако наночастицы, слишком маленькие, чтобы быть видимыми глазом человека. Но могут преломляться в лучах света, что позволяет определить наличие золотых частиц в растворе.

Полезные свойства

Золоту с древних времен приписывались магические свойства. Золотой блеск оказывает сильное действие на психику человека. Поощряет творчество. Снимает напряжение и успокаивает.

Помогает держать под контролем эмоции. Обладая высокой электропроводностью, оказывает положительный эффект при передаче нервных импульсов.

Благотворно влияет на физическое здоровье:

Гармонизирует;
Восстанавливает жизненные силы;
Регулирует кровяное давление;
Нормализует деятельность желез внутренней секреции;
Стабилизирует работу репродуктивной системы;
Приводит в норму функционирование эндокринной системы;
Укрепляет сердце;
Поддерживает молодость и упругость кожи.

Коллоидное золото служит не вызывающим привыкания антидепрессантом при лечении зависимости, тревоги и депрессии.

В лабораторных условиях суспензия наночастиц золота показала способность бороться с патогенными микроорганизмами, такими как бактерии, вызывающие:

Информационный и энергетический поток в организме основан на потоке электронов. Коллоидное золото влияет на эти потоки и уравновешивает их. Беспрепятственно проникая через клеточные мембраны, выступает в качестве проводника электрических сигналов.

Нормализуя электрический потенциал, запускает процесс заживления во всех органах тела. Оказывает:

Противовоспалительное действие;
Улучшает концентрацию внимания;
Повышает память;
Усиливает интеллектуальные способности.

Проведенные в США эксперименты показали интересные результаты. Прием препарата повышает IQ на 20 пунктов. Правда, после осаждения коллоидов золота IQ постепенно возвращается к первоначальному значению.

Применение в медицине

Препаратам, содержащим коллоидное золото, приписывают многие целебные свойства. Простой пример — натирание золотым кольцом век при конъюнктивите или ячмене, практика, о которой знали еще наши бабушки.

Препараты, содержащие частички нанозолота применяют для лечения:

Гормональных нарушений: менопаузы, бесплодия, гипотиреоза;
Упадка сил;
Психических расстройств: депрессии, фобий, тревоги, беспокойства;
Желудочно-кишечных заболеваний;
Системы кровообращения: гипертонии, нарушений ритма сердца;
Дегенеративных изменений в суставах: подагры, артрита, ревматизма;
Ревматоидного артрита;
Остеопороза;
Катаракты;
Глаукомы;
Зависимостей: алкоголь, курение, наркотики, переедание.

Рекомендуется как профилактика слабоумия и как средство восстановления общего внутреннего баланса. Считатеся, что прием добавок способен очищать организм от токсинов и канцерогенов.

Кроме того, коллоиды золота используются в качестве меток антител в электронной микроскопии.

Применение в косметологии

Наночастицы золота легко расщепляются в воде или другой жидкости. Благодаря способности легко приникают в клетки кожи:

Ускоряет регенерацию кожи;
Стимулирует синтез коллагена;
Улучшает доставку других косметических средств и усвоение активных ингредиентов;
Увлажняет эпидермис;
Успокаивает раздражения;
Снимает воспаления;
Задерживает появление морщин.

В результате кожа становится чистой, гладкой, упругой. Создает защитную пленку, препятствующую попаданию вредных веществ в кожу.

Коллоидное золото добавляют в различные косметические продукты:

Косметику с наночастицами золота по достоинству оценят люди со зрелой дряблой кожей:

Замедляет процесс старения;
Улучшает тонус;
Устраняет возрастные изменения кожи.

Сегодня созданы средства для борьбы с:

Дерматитом;
Экземой;
Псориазом.

Благодаря антибактериальным и противовоспалительным свойствам:

Ускоряет заживление ран;
Предотвращает появление новых прыщей;
Улучшает восстановление кожного покрова;
Снимает воспалительные процессы.

Суспензию можно наносить дважды в день, распыляя или втирая в сухую чистую кожу.

Противопоказания и вред

По ценам на ювелирные изделия не трудно догадаться, что коллоидное золото стоит недешево. Однако результат окупит стоимость.

Нужно отметить, что прием препарата перорально остается спорным. Официальная медицина не практикует лечение и многие врачи против такой терапии.

Имеются ссылки в официальной медицинской литературе на то, что потенциально даже может быть вредно из-за соединений, которые используются при производстве раствора. Поэтому лечение должно проходить только под наблюдением врача.

Хотя имеются сторонники того, что наночастицы безопасны для здоровья. Не вызывают аллергии и отравления. Считается, что наоборот биосовместимы и могут использоваться для введения лекарств и диагностики.

И все же принимать внутрь не стоит. Доказательных свидетельств о пользе нет.

Кроме того, предполагается, что влияние наночастиц на организм человека зависит от их размера. Существует даже риск накопления в крови и внутренних органах.

Вышеуказанные ограничения не распространяются на внешнее применение. Более того, использование косметики с наночастицами золота поможет решить дерматологические проблемы, которые не поддаются лечению обычными препаратами.

Окончила Курский медицинский университет по специальности "Лечебное дело". Спецализация - гастроэнтеролог. Стаж работы более 18 лет.

Коллоидная защита - снижение способности коллоидов коагулироваться в результате введения в них некоторых высокомолекулярных веществ.

Явление коллоидной защиты используется, например, при изготовлении лекарственных средств.

Словарь медицинских терминов

Смесь высокомолекулярных соединений и коллоидов нередкопроявляет особые свойства. В случае преобладания в смеси полимера (белка) он абсорбируется на поверхности коллоидной частицы, образуя крупный агрегат, проявляющий гидрофильные свойства. Устойчивость его будет средней между обоими видами взаимодействующих частиц. Это явление называется защитой золя высокомолекулярными соединениями – коллоидной защитой .

Исследования показали, что степень защитного действия растворов высокомолекулярного строения (ВМС) зависит от природы растворенного полимера и от природы защищаемого гидрофобного золя.

Количиственной мерой защитного действия растворов ВМС являются золотое, рубиновое и железное число.

Золотое, железное число

Золотое число – это минимальное исло миллиграммов защищающего высокополимера, достаточное, чтобы воспрепятствовать перемене красного цвета в фиолетовый у 10 мл гидрозоля золота (концентрации 6*10^-9 г/л, полученного по методу Зигмонди*) от коагулирующего действия 1 мл раствора хлорида натрия с массовой концентрацией 100 г/л.

Золотое число, введенное в практику Зигмонди, рассчитано на самый чувствительный золь – гидрозоль золота. Позднее В. Оствальд** в качестве стандарта вместо золотого числа предложил рубиновое.

Оно определяется как минимальное число миллиграммов защищающего золя, которое способно защитить 10 мл раствора красителя конго красного (конгорубина) с массовой концентрацией 0,1 г/л от коагулирующего действия 1 мл раствора хлорида натрия с массовой концентрацией 100 г/л.

Помимо золотого и рубинового чисел, некоторое применение получило еще более простое и легкодоступное железное число, которое можно определить как число миллиграммов защищающего высокополимера, способного защитить 10 мл золя гидроксида железа от коагулирующего действия 1 мл 0,025 М раствора Na2SO4.

Высокомолекулярное вещество	Золотое число, мг	Рубиновое число, мг	Железное число, мг
Желатин	0,008	2,50	5,00
Гемоглобин	0,25	0,80	-
Яичный альбумин	2,50	2,00	15,00
Крахмал	25,00	20,00	20,00

Биологическое значение коллоидной защиты

Явление коллоидной защиты имеет большое физиологическое значение: многие гидрофобные коллоиды и частички в крови и биологических жидкостях защищены белками от коагуляции. Так, белки крови защищают капельки жира, холестерин и ряд других шидрофобных веществ. Снижение степени этой защиты приводит к отложению, например, холестерина и кальция в стенках сосудов (атеросклероз и кальциноз).

Предложена теория, согласно которой гидрофильность белков крови человека и их способность к абсорбции на холестерине с возрастом уменьшается и соответственно понижается их защитное действие на холестерин. Холестерин откладывается в стенках сосудов, обусловливая возрастные изменения сосудов, а в связи с этим и соответствующие изменения в тканях. Вероятно, этот процесс является одним из существенных факторов старения организма.

Понижение защитных свойств белков и других гидрофильных соединений в крови может привести к выпадению солей мочевой кислоты (при подагре), к образованию камней в почках, печени, протоках пищеварительных желез и т.п.

Явление коллоидной защиты используется при изготовлении ряда фармакологических препаратов; так, были предложены защищенные белком золи металлов (колларгол и др.).

* Рихард Адольф Зигмонди

Сочинения

Zur Erkenntnis der Kolloide. — Jena. 1919.
Das kolloide Gold. — Lpz. 1925 (совместно с P. A. Thiessen); в русском переводе — Коллоидная химия. 2 изд. Хар. — К. 1933.

** Вильгельм Фридрих Оствальд

(нем. Wilhelm Friedrich Ostwald , латыш.Vilhelms Ostvalds ; 2 сентября1853, Рига, Российская империя — 4 апреля1932, Лейпциг, Германия) — балтийский немец, физико-химик и философ-идеалист, лауреат Нобелевской премии по химии1909 года.

Окончил в 1875Дерптский (Тартуский) университет. Профессор Рижского политехнического училища (1882—87), Лейпцигского университета (1887—1906). Член-корреспондентПетербургской АН (1895).

Работы на русском языке

Очерк натур-философии. — СПб.: Образование, 1909.
Великие люди. — СПб., 1910.
Насущная потребность. — М., 1912.

Золота коллоид является суспензию из наночастиц золота в текучей среде , которая может быть вода или гель . В зависимости от размера и концентрации частиц в суспензии ее цвет варьируется от ярко-красного (для частиц размером менее 100 нанометров ) до желтоватого (для более крупных частиц).

Коллоидное золото, известное с древних времен, изначально использовалось для окрашивания стекла и фарфора . Научное изучение этой однородной смеси не началось до работы Майкла Фарадея в 1850-х годах .

Благодаря своим уникальным оптическим, электронным и молекулярным свойствам распознавания наночастицы золота являются предметом обширных исследований во многих областях применения, таких как электронная микроскопия , электроника , нанотехнологии , материаловедение и наномедицина.

Свойства и применение наночастиц коллоидного золота зависят от их формы. Например, стержневые частицы имеют пик поглощения света, который является как поперечным, так и продольным, и эта анизотропия определяет их собственное сцепление.

Резюме

История

Коллоидное золото было известно и использовалось с древнеримских времен для приготовления рубиновых стаканов крови Hematinum , согласно чтению Плиния Старшего . [Сомнительная информация] . К XVIII - го века , несколько химиков , связанным с методом по реакции золота с оловом, который приводит к фиолетовому цветному пигменту. Последний, помещенный в водную суспензию , позволяет получать самые разные коллоидное золото.

Коллоидное золото изучал Ричард Адольф Зигмонди , получивший Нобелевскую премию по химии в 1925 году за свою работу с коллоидами.

Синтез

Растворы коллоидного золота в основном получают восстановлением солей золота, обычно хлорауриновой кислоты (HAuCl ₄ ). После растворения соли золота раствор интенсивно перемешивают и добавляют восстановитель, восстанавливающий ионы Au 3+ до нейтральных атомов золота. Во время реакции образуется все больше и больше атомов золота, раствор становится перенасыщенным, и атомы золота начинают выпадать в осадок в виде субнанометрических частиц . Атомы золота в растворе собираются вокруг этих частиц, и если раствор хорошо перемешать, можно получить частицы однородного размера. Чтобы предотвратить агрегирование частиц вместе, могут быть добавлены стабилизирующие агенты.

Метод Туркевича и Френса

Простейший метод синтеза коллоидного золота был описан в 1951 году Туркевичем, а в 1970-х годах он был пересмотрен Френсом. Обычно он производит относительно монодисперсные наночастицы золота диаметром от 10 до 20 нм . Синтез основан на реакции небольших количеств HAuCl ₄ горячий с небольшими количествами цитрата натрия в растворе, последний играет роль восстановителя и стабилизатора. Образование наночастиц золота проходит через промежуточное состояние, в котором создаются золотые нанопроволоки, что объясняет очень темный цвет, наблюдаемый во время реакции до появления характерного рубинового цвета . Более крупные частицы можно получить, уменьшив количество цитрата натрия , но эти частицы обладают монодисперсностью и менее однородными формами.

Brust метод

Метод, описанный Брюстом в 1994 году, позволяет приготовить коллоидные растворы золота в органических растворителях, которые не смешиваются с водой, например, в толуоле . Средний диаметр образующихся наночастиц составляет от 1 до 5 нм . В этом синтезе хлорауриновая кислота реагирует с тетрагидруроборатом натрия , который действует как восстанавливающий агент, в присутствии бромида тетраоктиламмония (en) , который действует как стабилизирующий агент и катализатор межфазного переноса . Бромид тетраоктиламмония не очень сильно связывается с поверхностью золота, и постепенно через две недели наночастицы объединяются и осаждаются. Использование тиолов , в частности алкантиолов, позволяет предотвратить эту агрегацию и получить почти постоянные коллоидные растворы.

Метод Перро и Чана

В 2009 году Перро и Чан описали синтез растворов коллоидного золота диаметром от 50 до 200 нм с использованием гидрохинона в качестве восстановителя хлорауриновой кислоты в водном растворе, содержащем более мелкие наночастицы золота. Использование цитрата позволяет контролировать рост наночастиц. Этот метод является дополнением к методу Туркевича и Френса для получения сферических и монодисперсных частиц большего размера.

Сонохимия

Золотые нанопроволоки диаметром от 30 до 50 нм и длиной несколько микрометров можно получить с помощью сонохимии . Из водного раствора глюкозы ультразвук генерирует гидроксильные радикалы, которые позволяют восстанавливать хлорауриновую кислоту в нанопроволоки золота. Эти нанопровода очень гибкие и могут образовывать углы более 90 °. Когда глюкоза заменяется циклодекстрином ( олигомер глюкозы), образующиеся частицы имеют сферическую форму, что предполагает особую роль глюкозы в морфологии нанопроволок.

Блок-сополимерный метод

Использование блок- сополимеров для синтеза коллоидного золота, описанное Александридисом в 2005 году , является экономичным, быстрым методом с незначительным воздействием на окружающую среду. Сополимер в этом случае действует как восстановитель и как стабилизатор. Вариант этого метода позволяет получить более высокие концентрации наночастиц золота за счет добавления цитрата натрия в качестве восстанавливающего агента.

Свойства и использование в промышленности

Коллоидное золото первоначально использовалось для окрашивания стекла и фарфора (см. Историю). Художники также ценят его за насыщенные цвета. .

Косметическая промышленность включает его в одинаковых отношениях в различные продукты.

Коллоидное золото находит новые применения для оптоэлектронных и проводящих свойств, например, для органических фотоэлементов, оптоэлектрических зондов и других электронных компонентов.

Собственность и использование в химии

Коллоидное золото катализирует различные химические реакции. В частности, он проявляет превосходную каталитическую активность в отношении CO и других низкотемпературных окислений, а также его сплавов, таких как AuPd, для окисления метана. Это, в частности, приводит к применению топливных элементов .

Свойства и использование в биотехнологии

Коллоидное золото используется из-за его цветовых свойств, чувствительных к агрегации частиц (и окружающей среде), в качестве маркера в биологии для различных методов диагностического анализа. Он также используется для других сложных методов анализа.

Экспресс-тесты (иммуноанализы)

Коллоидное золото позволяет маркировать антитела или антигены, которые будут использоваться в качестве реагентов для выявления в тестах гомогенной фазы или в тестах гетерогенной фазы ( быстрые тесты, такие как боковой поток на мембранах). В зависимости от реализации реакция антиген-антитело вызывает исчезновение или появление золотого окрашивания в присутствии антитела (или антигена) исследуемого образца.

Визуализация (электронная микроскопия)

Он используется в качестве маркера в методах электронной микроскопии. Действительно, коллоидное золото особенно плотно и поэтому непрозрачно для электронных лучей. Используемые золотые наночастицы, обычно диаметром 10-200 мм, прикреплены к иммунореактивным веществам, которые иммобилизуют их на антигенах, присутствующих в срезах ткани / распространении клеток (метод иммуногистологии ), путем наблюдения под электронным микроскопом, что позволяет их точное местоположение.

Прочее: датчики резонанса

Коллоидное золото использовалось для обнаружения молекулярных взаимодействий, например небольших лигандов с рекомбинантными белками, иммобилизованными на наночастицах, в протеомике.

Коллоидное золото позволяет исследовать окружающую среду методом плазменного поверхностного резонанса (ППР), поскольку наночастицы золота по своим размерам и свойствам очень зависимо от окружающей среды взаимодействуют со светом. Диаметр ~ 30 нм обеспечивает поглощение сине-зеленого света (~ 450 нм), в то время как красный свет (~ 700 нм) отражается. С увеличением диаметра сигнал SPR смещается в сторону увеличения длины волны к красному, а затем к ИК, в то время как почти весь видимый свет отражается.

Свойства и использование в медицине

Коллоидное золото обладает антибиотическим (антибактериальным, противовирусным) действием, однако такие потенциальные эффекты не распознаются традиционной медициной из-за потенциальных токсических эффектов. Он также входит в качестве второстепенного ингредиента в состав лекарств, используемых в качестве микроэлементов.

На уровне исследований (наномедицина) показано, что наночастицы золота обладают антимикробным действием широкого спектра действия (против Gram + и Gram-бактерий) без токсичности для клеток млекопитающих, а также разработаны в качестве вектора для лекарств.

Среда

Водная среда

В 2013 году 19 упомянутых продуктов содержали наночастицы золота, в частности косметические продукты. Их использование приводит к их попаданию в водную среду, где мы не знаем их воздействия на фауну или флору. Были проведены исследования по этому вопросу, чтобы определить, представляют ли эти новые материалы (наночастицы) риск для водной среды. Экотоксикологические исследования, проведенные на одноклеточных водорослях или двустворчатых моллюсках, подчеркивают важность нескольких факторов в токсичности наночастиц золота:

Размер (от 0,1 до> 100 нм)
Покрытие (молекулы адсорбируются на поверхности)
Облученный организм (мембранные взаимодействия, ассимиляция и т. Д.)
Коллоидная стабильность ( дзета-потенциал )
Время контакта
Физико-химический состав среды (pH, ионная сила, взвешенные вещества и т. Д.)

Эти исследования берут в качестве индикаторов воздействия токсичности (для водорослей) скорость роста, фотосинтетический выход, зернистость мембраны и морфологию.

Результаты, как правило, показывают, что наночастицы золота не токсичны для водорослей в концентрациях, которые в настоящее время присутствуют в водной среде, когда они имеют отрицательно заряженное покрытие, которое предотвращает их контакт с ними. Водные микроорганизмы (также отрицательно заряженные ). Кроме того, попадая в естественную среду, диаметр наночастиц золота увеличивается при более низких концентрациях (мкМ), что ускоряет их осаждение и снижает их подвижность. Однако большая токсичность наблюдалась у двустворчатых моллюсков, когда наночастицы имели положительно заряженное покрытие.

Читайте также: