Nanocząstki złota: Różnice pomiędzy wersjami
EdytaPyrak (dyskusja | edycje) Nowa strona: {{W edycji}} '''Nanocząstki złota''' (inaczej złoto koloidalne) to cząstki złota o rozmiarze między 1 a 100 nm. Zazwyczaj zawieszone są w... |
(Brak różnic)
|
Wersja z 17:46, 4 lis 2019
|
Ten artykuł jest teraz edytowany. Aby zapobiec konfliktom edycji prosimy nie edytować strony do czasu usunięcia tej wiadomości. Nazwa użytkownika, który dodał tę wiadomość, jest wyświetlona na stronie historii. Jeżeli ten artykuł nie był edytowany od kilku (nie dotyczy komunikatu o „gruntownej przebudowie”) godzin, należy usunąć szablon. |
Nanocząstki złota (inaczej złoto koloidalne) to 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 Turkevich'a 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 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], białka[20][21], toksyny[22], wirusy[23]. Działanie sensorów może być oparte na różnorodnych technikach analitycznych: kolorymetrii (zmiany barwy nanocząstek po agregacji)[24], fluorescencji (gaszenie fluorescencji przez nanocząstki) czy spektroskopii SERS (nanocząstki stosowane jako podłoża, na których adsorbowane są analizowane molekuły)[25].
Transport leków[26]
Duży stosunek powierzchni do objętości nanocząstek złota oraz umożliwia pokrywanie ich powierzchni setkami cząsteczek, w tym środkami terapeutycznymi. Możliwość otrzymania różnorodnych kształtów nanocząstek zwiększa ich atrakcyjność jako nośniki leków.
Inne
Nanocząstki złota wykorzystywane są jako katalizatory w reakcjach chemicznych[27], jako przewodniki w elektronice[28], jako sondy do obrazowania biologicznego[29] czy do monitorowania wewnątrzkomórkowego pH[30].
- ↑ Kim E. Sapsford i inni, Functionalizing Nanoparticles with Biological Molecules: Developing Chemistries that Facilitate Nanotechnology, „Chemical Reviews”, 113 (3), 2013, s. 1904–2074, DOI: 10.1021/cr300143v, ISSN 0009-2665 [dostęp 2019-11-04] .
- ↑ Khalid Alaqad , Tawfik A Saleh , Gold and Silver Nanoparticles: Synthesis Methods, Characterization Routes and Applications towards Drugs, „Journal of Environmental & Analytical Toxicology”, 6 (4), 2016, DOI: 10.4172/2161-0525.1000384 [dostęp 2019-11-04] .
- ↑ Daniela Cabuzu , Andreea Cirja , Rebecca Puiu and Alexandru Mihai Grumezescu , Biomedical Applications of Gold Nanoparticles, Current Topics in Medicinal Chemistry, 31 lipca 2015, DOI: 10.2174/1568026615666150414144750 [dostęp 2019-11-04] (ang.).
- ↑ John Turkevich , Peter Cooper Stevenson , James Hillier , A study of the nucleation and growth processes in the synthesis of colloidal gold, „Discussions of the Faraday Society”, 11, 1951, s. 55, DOI: 10.1039/df9511100055, ISSN 0366-9033 [dostęp 2019-11-04] (ang.).
- ↑ G. Frens , Controlled Nucleation for the Regulation of the Particle Size in Monodisperse Gold Suspensions, „Nature Physical Science”, 241 (105), 1973, s. 20–22, DOI: 10.1038/physci241020a0, ISSN 2058-1106 [dostęp 2019-11-04] (ang.).
- ↑ Julien R.G. Navarro i inni, Nanocarriers with ultrahigh chromophore loading for fluorescence bio-imaging and photodynamic therapy, „Biomaterials”, 34 (33), 2013, s. 8344–8351, DOI: 10.1016/j.biomaterials.2013.07.032 [dostęp 2019-11-04] (ang.).
- ↑ Mathias Brust i inni, Synthesis of thiol-derivatised gold nanoparticles in a two-phase Liquid–Liquid system, „J. Chem. Soc., Chem. Commun.”, 0 (7), 1994, s. 801–802, DOI: 10.1039/C39940000801, ISSN 0022-4936 [dostęp 2019-11-04] (ang.).
- ↑ Jae Yong Song , Hyeon-Kyeong Jang , Beom Soo Kim , Biological synthesis of gold nanoparticles using Magnolia kobus and Diopyros kaki leaf extracts, „Process Biochemistry”, 44 (10), 2009, s. 1133–1138, DOI: 10.1016/j.procbio.2009.06.005, ISSN 1359-5113 [dostęp 2019-11-04] .
- ↑ Kalimuthu Kalishwaralal i inni, Biological synthesis of gold nanocubes from Bacillus licheniformis, „Bioresource Technology”, 100 (21), 2009, s. 5356–5358, DOI: 10.1016/j.biortech.2009.05.051, ISSN 0960-8524 [dostęp 2019-11-04] .
- ↑ Yanxiao Li , Jie Ma , Zhanfang Ma , Synthesis of gold nanostars with tunable morphology and their electrochemical application for hydrogen peroxide sensing, „Electrochimica Acta”, 108, 2013, s. 435–440, DOI: 10.1016/j.electacta.2013.06.141, ISSN 0013-4686 [dostęp 2019-11-04] .
- ↑ Matthias Thiele i inni, Gold nanocubes – Direct comparison of synthesis approaches reveals the need for a microfluidic synthesis setup for a high reproducibility, „Chemical Engineering Journal”, 288, 2016, s. 432–440, DOI: 10.1016/j.cej.2015.12.020, ISSN 1385-8947 [dostęp 2019-11-04] .
- ↑ Jorge Pérez-Juste i inni, Gold nanorods: Synthesis, characterization and applications, „Coordination Chemistry Reviews”, 249 (17), 36th International Conference on Coordination Chemistry, Merida, Mexico, July 2004, 2005, s. 1870–1901, DOI: 10.1016/j.ccr.2005.01.030, ISSN 0010-8545 [dostęp 2019-11-04] .
- ↑ Michele L. Anderson i inni, Colloidal Gold Aerogels: Preparation, Properties, and Characterization, „Langmuir”, 15 (3), 1999, s. 674–681, DOI: 10.1021/la980784i, ISSN 0743-7463 [dostęp 2019-11-04] (ang.).
- ↑ Ilaria Fratoddi i inni, How toxic are gold nanoparticles? The state-of-the-art, „Nano Research”, 8 (6), 2015, s. 1771–1799, DOI: 10.1007/s12274-014-0697-3, ISSN 1998-0000 [dostęp 2019-11-04] (ang.).
- ↑ Nikolai Khlebtsov , Lev Dykman , ChemInform Abstract: Biodistribution and Toxicity of Engineered Gold Nanoparticles: A Review of in vitro and in vivo Studies, „ChemInform”, 42 (27), 2011, no–no, DOI: 10.1002/chin.201127274, ISSN 0931-7597 [dostęp 2019-11-04] .
- ↑ Antonina Orlando i inni, Evaluation of gold nanoparticles biocompatibility: a multiparametric study on cultured endothelial cells and macrophages, „Journal of Nanoparticle Research”, 18 (3), 2016, s. 58, DOI: 10.1007/s11051-016-3359-4, ISSN 1388-0764 [dostęp 2019-11-04] (ang.).
- ↑ Tanira V. Verissimo i inni, In vitro cytotoxicity and phototoxicity of surface-modified gold nanoparticles associated with neutral red as a potential drug delivery system in phototherapy, „Materials Science and Engineering: C”, 65, 2016, s. 199–204, DOI: 10.1016/j.msec.2016.04.030 [dostęp 2019-11-04] (ang.).
- ↑ Kadir Aslan i inni, Saccharide Sensing Using Gold and Silver Nanoparticles-A Review, „Journal of Fluorescence”, 14 (4), 2004, s. 391–400, DOI: 10.1023/B:JOFL.0000031820.17358.28, ISSN 1053-0509 [dostęp 2019-11-04] (ang.).
- ↑ Edyta Pyrak , Aleksandra Jaworska , Andrzej Kudelski , SERS Studies of Adsorption on Gold Surfaces of Mononucleotides with Attached Hexanethiol Moiety: Comparison with Selected Single-Stranded Thiolated DNA Fragments, „Molecules”, 24 (21), 2019, s. 3921, DOI: 10.3390/molecules24213921 [dostęp 2019-11-04] (ang.).
- ↑ C. Nietzold , F. Lisdat , Fast protein detection using absorption properties of gold nanoparticles, „The Analyst”, 137 (12), 2012, s. 2821, DOI: 10.1039/c2an35054h, ISSN 0003-2654 [dostęp 2019-11-04] (ang.).
- ↑ Maria António i inni, Functionalized Gold Nanoparticles for the Detection of C-Reactive Protein, „Nanomaterials”, 8 (4), 2018, s. 200, DOI: 10.3390/nano8040200, ISSN 2079-4991, PMID: 29597295, PMCID: PMC5923530 [dostęp 2019-11-04] (ang.).
- ↑ Adria Neeley i inni, Selective Detection of Chemical and Biological Toxins Using Gold-Nanoparticle-Based Two-Photon Scattering Assay, „IEEE Transactions on Nanotechnology”, 10 (1), 2011, s. 26–34, DOI: 10.1109/TNANO.2010.2076340, ISSN 1536-125X [dostęp 2019-11-04] .
- ↑ Mohamed Shehata Draz , Hadi Shafiee , Applications of gold nanoparticles in virus detection, „Theranostics”, 8 (7), 2018, s. 1985–2017, DOI: 10.7150/thno.23856, ISSN 1838-7640, PMID: 29556369, PMCID: PMC5858513 [dostęp 2019-11-04] (ang.).
- ↑ Suriyapha Jongjinakool i inni, Gold Nanoparticles-based Colorimetric Sensor for Cysteine Detection, „Energy Procedia”, 56, 11th Eco-Energy and Materials Science and Engineering (11th EMSES), 2014, s. 10–18, DOI: 10.1016/j.egypro.2014.07.126, ISSN 1876-6102 [dostęp 2019-11-04] .
- ↑ Chuanpin Chen i inni, Novel Surface-Enhanced Raman Spectroscopy Techniques for DNA, Protein and Drug Detection, „Sensors”, 19 (7), 2019, s. 1712, DOI: 10.3390/s19071712, ISSN 1424-8220, PMID: 30974797, PMCID: PMC6480126 [dostęp 2019-11-04] (ang.).
- ↑ Fen-Ying Kong i inni, Unique Roles of Gold Nanoparticles in Drug Delivery, Targeting and Imaging Applications, „Molecules”, 22 (9), 2017, s. 1445, DOI: 10.3390/molecules22091445, ISSN 1420-3049, PMID: 28858253, PMCID: PMC6151763 [dostęp 2019-11-04] (ang.).
- ↑ David T. Thompson , Using gold nanoparticles for catalysis, „Nano Today”, 2 (4), 2007, s. 40–43, DOI: 10.1016/S1748-0132(07)70116-0, ISSN 1748-0132 [dostęp 2019-11-04] .
- ↑ Daniel Huang i inni, Plastic-Compatible Low Resistance Printable Gold Nanoparticle Conductors for Flexible Electronics, „Journal of The Electrochemical Society”, 150 (7), 2003, G412, DOI: 10.1149/1.1582466, ISSN 0013-4651 [dostęp 2019-11-04] .
- ↑ S.D. Perrault , W.C.W. Chan , In vivo assembly of nanoparticle components to improve targeted cancer imaging, „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America”, 107 (25), 2010, s. 11194–11199, DOI: 10.1073/pnas.1001367107, ISSN 0027-8424, PMID: 20534561, PMCID: PMC2895069 [dostęp 2019-11-04] (ang.).
- ↑ Aleksandra Jaworska i inni, SERS-based monitoring of the intracellular pH in endothelial cells: the influence of the extracellular environment and tumour necrosis factor-α, „The Analyst”, 140 (7), 2015, s. 2321–2329, DOI: 10.1039/C4AN01988A, ISSN 0003-2654 [dostęp 2019-11-04] (ang.).