Коллоидное золото способы получения

Египтяне верили, что оно помогает сохранить молодость, существуют даже упоминания о том, что Клеопатра именно с помощью золота боролась с признаками старение. В Китае же верили, что этот металл является универсальным лекарством от всех болезней и способен принести долголетие, принимающему его человеку. Древние использовали физические методы измельчения и затем употребляли его с пищей, принимали золотые ванны и наносили на кожу золотые маски. О питьевом золоте упоминают китайские книги по медицине, датированные I в. до н. э. Но что представлял из себя aurum potabile, как его называли алхимики вплоть до 17 века.

Ответ на этот вопрос очень прост — коллоидное золото. Давайте же разберемся что это такое.
Коллоидное золото — суспензия наночастиц золота в деминерализованной воде. Такое определение понятно любому физику или химику, но что же оно по сути представляет собой для рядового человека? Коллоидный раствор золота состоит из очень маленьких кусочков металла и воды, лишенной каких-либо солей. Драгоценные частицы несут одноименный заряд.Соответственно, крохи золота в воде отталкиваются друг от друга. Это обеспечивает равномерное распределение частиц в воде и их постоянное движение.

На сегодняшний день было разработано множество способов получения растворов коллоидного золота, но наибольшее применение нашли следующие 2 метода:

Способ 1

Он основан на химическом восстановлении металлического золота, из соответствующих растворимых солей, в контролируемых условиях, позволяющих получать золь с частицами заданного размера.

Основан на распылении соответствующих металлических электродов в зоне электрической дуги. [2]

Рис. 1. Схема прибора для электрического диспергирования: 1 – металлические электроды; 2 – сосуд с охлаждаемой водой

Как мы видим, это известные коллоидной химии, способы получения золей металлов, в частности золота. Наночастицы золота обладают каталитическими, ферромагнитными, настраиваемыми оптическими свойствами, а также способностью к самосборке. Частицы коллоидного золота имеют очень большую удельную площадь поверхности для связывания с различными молекулами (антителами/антигенами). Коллоидное золото хорошо рассеивает свет, нетоксично, химически стабильно и биосовместимо [3]

Исходя из свойств коллоидного раствора золота можно сделать вывод о том, что области его применения огромны.

Суспензия напыляется на поверхность предмета для придания «золотого эффекта», особенно тех которые не выдерживают температуру плавления золота.

А именно в производстве компьютеров, лазеров,оптоволоконных приборов, сенсоров, различных датчиков и микросхем.

В косметологии

Коллоидное золото в косметологии 21-го века – это одно из главных средств против старения кожи. К ее увяданию, во многом, приводит избыток активного кислорода. Частицы драгоценного металла в масках, кремах и лосьонах нейтрализуют действие газа.Восстанавливается здоровый Ph покровов. Налаживается и электролитический баланс кожи.

Источник

Коллоидное золото: что это такое полезные свойства применение в медицине и косметологии

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.

Нанозолото не современное изобретение. С лечебной целью мелкие частицы золота использовали еще в 13 веке. Правда, растворенные в алкоголе. К сожалению, чрезмерное употребление «лекарства с градусами» приводило к повреждениям почек, печени, других органов и даже к смерти.

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:

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:

Входит в состав некоторых средств для ухода за полостью рта.

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:

Прыщами независимо от типа и вида;
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.

Источник

Методы получения препаратов коллоидного золота

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

Дисперсионные методы основаны на разрушении кристаллической решетки металлического золота под действием электрического тока высокого напряжения. Если в жидкости между двумя золотыми электродами под действием электрического тока образуется электрическая дуга, то при ее «горении» происходит перенос вещества между электродами, сопровождающийся образованием КЗ. На выход и форму частиц золота влияет наличие в растворе электролитов. При использовании постоянного тока образуются неоднородные по величине частицы золота [39].

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].

На схеме 1 представлена реакция окисления-восстановления, преимущественно используемая для химического синтеза наночастиц золота «мокрым способом».

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].

Существуют модификации метода, отличающиеся порядком внесения реактивов (сначала цитрат натрия, а затем золотохлористоводородная кислота; цитрат натрия и золотохлористоводородная кислота вносятся одновременно), для получения золей золота со средним размером частиц 8-10 нм [13].

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

Диаметр наночастиц коллоидного золота, нм	Объем цитрата натрия, вносимого в раствор, для получения наночастиц коллоидного золота различного диаметра в расчете на 100 мл золя при приготовлении его по методу Френса, мл
по данным статей	при расчете по формуле [8]: V_{(цитрата натрия)} =
6,0 [ ]	4,795
1,539 [ ] 3,192 [ ]	2,984
2,201 [ ]	2,132
1,942 [ ] 1,776 [ ]	1,642
1,467 [ ] 1,492 [ ]	1,326
—	1,108
1,157 [ ]	0,947
0,920 [ ]	0,826
0,927 [ ]	0,730
—	0,653
0,718 [ ]	0,590
—	0,537
—	0,492
0,540 [ ]	0,454
0,440 [ ]	0,367
Примечания: Расшифровать все элементы формулы (V; d) 1. V (мл) – объем цитрата натрия, необходимого для получения определенного диаметра наночастиц КЗ 2. d (нм) – диаметр наночастиц КЗ 3. «-» – информация по получению наночастиц КЗ данного диаметра отсутствует

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.

Источник