Золото
и его физиологической воздействие на организм
В природе золото – это тяжелый металл желтого цвета. Состоит из одного устойчивого изотопа 197Аu.
Золото было первым металлом, известным человеку. Изделия из золота найдены в культурных слоях эпохи неолита (5-4-е тысячелетия до н. э.). В древних государствах - Египте, Месопотамии, Индии, Китае добыча золота, изготовление украшений и других предметов из него существовали за 3-2 тысячелетия до н. э.
Золото часто упоминается в Библии, "Илиаде", "Одиссее" и других памятниках древней литературы. Алхимики называли золото "царем металлов" и обозначали его символом Солнца.
Распространение золота в природе
Содержание золота в земной коре составляет 4,3·10-7% по массе. В магме и магматических породах золото рассеяно, но из горячих вод в земной коре образуются гидротермальные месторождения золота, имеющие важное промышленное значение (кварцевые золотоносные жилы и др.). В природе золото в основном находится в свободном (самородном) состоянии и лишь очень редко образует минералы с селеном, теллуром, сурьмой, висмутом. Пирит и другие сульфиды часто содержат примесь золота, которое извлекают при переработке медных, полиметаллических и других руд.
В биосфере золото мигрирует в комплексе с органическими соединениями и механическим путем в речных взвесях. Один литр морской и речной воды содержит около 4·10-9 г золота. На участках золоторудных месторождений подземные воды содержат приблизительно 10-6г/л золота. Оно мигрирует в почвах и оттуда попадает в растения, которые концентрируют золото - хвощи, кукуруза. Разрушение эндогенных месторождений золота приводит к образованию россыпей золота, имеющих промышленное значение.
Добыча золота
Люди добывают золото с давних времён. С золотом человечество столкнулось уже в V тыс. до н. э. в эпоху неолита благодаря его распространению в самородном состоянии.
По предположению археологов, начало системной добычи было положено на Ближнем Востоке, откуда золотые украшения поставлялись, в частности, в Египет. Именно в Египте в гробнице королевы Зер и одной из королев Пу-аби Ур Шумерской цивилизации цивилизации были найдены первые золотые украшения, датируемые III тыс. до н. э.
За всю историю человечеством добыто около 161 тысячи тонн золота (по данным 2011 года). Если сплавить всё это золото, получится куб со стороной примерно 20 м.
Получение золота
Из россыпных месторождений золото извлекается методом флотации (осаждение), основанным на большой разности плотностей золота и пустой породы. Золото почти в 20 раз тяжелее воды и примерно в 8 раз тяжелее песка, поэтому крупинки золота можно струей воды отделить от песка или от измельченной пустой породы. Старинный способ промывки с помощью бараньих шкур, на которых отлагались золотые крупинки, отражен в древнегреческом мифе о золотом руне. Самородки и россыпи золота часто находили по течению рек, которые тысячелетиями размывали золотоносные породы. В древние времена золото добывали только из россыпей. И сейчас там, где они остались, золотоносный песок вычерпывают со дна рек и озер и обогащают на драгах – огромных сооружениях размером с многоэтажный дом, способных перерабатывать миллионы тонн золотоносной породы в год.
Однако, этот способ, применявшийся в глубокой древности, сопряжен с большими потерями. Он уступил место амальгамации (известной уже в 1 веке до н. э. и применявшейся в Америке начиная с XVI века) и цианированию, получившему широкое распространение в Америке, Африке и Австралии в 1890-х годах.
Ртутный способ извлечения золота из руды – амальгамирование основан на том, что ртуть хорошо смачивает золото – как вода смачивает стекло. Тонко размолотую золотоносную породу встряхивали в бочках, на дне которых находилась ртуть. Частицы золота прилипали к жидкому металлу, смачиваясь ртутью. Поскольку при этом цвет золотых частиц исчезает, может показаться, что золото «растворилось». Затем ртуть отделяли от пустой породы и сильно нагревали. Летучая ртуть отгонялась, а золото оставалось в неизменном виде. Недостатки этого метода – высокая токсичность ртути и неполнота выделения золота: самые мелкие его частицы смачиваются ртутью плохо.
В конце XIX- начале XX века основным источником золота становятся золотоносные месторождения. Золотоносную породу подвергают дроблению и выщелачиванию цианидом натрия, при котором самые мелкие крупинки золота переводят в водорастворимые цианистые соединения. Затем из водного раствора золото извлекают с помощью цинкового порошка: 2Na[Au(CN)2] + Zn → Na[Zn(CN)4] + 2Au.
Другой способ очистки золота электролизом, был предложен Э. Вольвиллом в 1896 году. Аноды, отлитые из нечистого золото, подвешивают в ванне, содержащей солянокислый раствор АuCl3, катодом служит лист чистого золота. При прохождении электрического тока примеси выпадают в осадок (анодный ил, шлам), а на катоде отлагается золото чистотой не менее 99,99%.
Происхождение золота
Атомный номер 79 золота делает его одним из высших по количеству протонов элементов, которые встречаются в природе. Ранее предполагалось, что золото образовывалось при нуклеосинтезе сверхновых звезд, однако по новой теории предполагается, что золото и другие элементы тяжелее железа образовались в результате разрушения нейтронных звезд. По этой теории в результате взрыва нейтронной звезды содержащая металлы пыль (в том числе тяжелые металлы, например, золото) выбрасывается в космическое пространство, в котором оно впоследствии конденсируется, так произошло и в Солнечной системе и на Земле. Поскольку Земля первоначально была в расплавленном состоянии, почти всё золото в настоящее время на Земле находится в земном ядре. Большинство золота, которое сегодня присутствует в земной коре и мантии, было доставлено на Землю астероидами во время бомбардировки.
На Земле золото находится в рудах в породах, образованных начиная с докембрийского периода.
Геохимия золота
Содержание золота в земной коре очень низкое — 4,3·10-10 % по массе (0,5-5 мг/т), но месторождения и участки, резко обогащённые металлом, весьма многочисленны. Золото содержится и в воде. Один литр и морской, и речной воды содержит менее 5·10−9 граммов Au, что примерно соответствует 5 килограммам золота в 1 кубическом километре воды.
В природных условиях золото является очень устойчивым элементом и легко накапливается в россыпях. Однако субмикроскопическое золото, входящее в состав сульфидов, при окислении последних приобретает способность мигрировать в зоне окисления. В результате золото иногда накапливается в зоне вторичного сульфидного обогащения, но максимальные его концентрации связаны с накоплением в зоне окисления, где оно ассоциирует с гидроокислами железа и марганца. Миграция золота в зоне окисления сульфидных месторождений происходит в виде бромистого и йодистого соединений в ионной форме. Некоторыми учёными допускается растворение и перенос золота сульфатом окиси железа или в виде суспензионной взвеси.
В природе известны 15 золотосодержащих минералов: самородное золото с примесями серебра, меди и др., электрум Au и 25 — 45 % Ag; порпесит AuPd; медистое золото, бисмутоаурит (Au,Bi); родистое золото, иридистое золото, платинистое золото. Встречается также вместе с осмистым иридием (ауросмирид). Остальные минералы представлены теллуридами золота: калаверит AuTe2, креннерит AuTe2, сильванит AuAgTe4, петцит Ag3AuTe2, мутманит (Ag,Au)Te, монтбрейит Au2Te3, нагиагит Pb5AuSbTe3S6.
В горных породах золото обычно рассеяно на атомарном уровне. В месторождениях оно встречается в виде сульфидов и арсенидов.
В природе встречаются первичные месторождения золота — россыпи, в которые оно попадает в результате разрушения рудных месторождений, и месторождения с комплексными рудами — в которых золото извлекается в качестве попутного компонента.
Физические свойства золота
Чистое золото — мягкий металл желтого цвета. Красноватый оттенок некоторым изделиям из золота, придают примеси других металлов, прежде всего меди. В тонких плёнках золото просвечивает зелёным. Золото обладает высокой теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением.
Золото — очень тяжёлый металл: его плотность составляет 19,32 г/см³ (шар из чистого золота диаметром 46,237 мм имеет массу 1 кг). Среди металлов золото по плотности занимает шестое место: после осмия, иридия, рения, платины и плутония.
Одновременно золото — очень мягкий металл: твёрдость по шкале Мооса ~2,5, по Бринеллю 220—250 МПа, что сравнимо с твёрдостью ногтя.
Золото также высокопластично: оно может быть проковано в листки толщиной до ~0,1 мкм (100 нм); при такой толщине золото полупрозрачно и в отражённом свете имеет жёлтый цвет, в проходящем — окрашено в дополнительный к жёлтому синевато-зеленоватый. Золото может быть вытянуто в проволоку с линейной плотностью до 2 мг/м.
Температура плавления золота 1064,18 °C, кипит золото при температуре 2856 0С. Плотность жидкого золота меньше, чем твёрдого, и составляет 17 г/см3 при температуре плавления. Жидкое золото летуче, и активно испаряется задолго до температуры кипения.
Химические свойства золота
Золото — самый инертный металл, стоящий в ряду напряжений правее других металлов, при нормальных условиях оно не реагирует с большинством кислот и не образует оксидов, благодаря чему относится к благородным металлам, в отличие от обычных металлов, легко разрушающихся под действием окружающей среды. Вскоре была открыта способность царской водки растворять золото, что поколебало уверенность в его инертности.
Из кислот золото растворяется только в горячей концентрированной селеновой кислоте:
2Au + 6H2SeO4 = Au2(SeO4)3 + 3H2SeO3 + 3H2O
Золото сравнительно легко реагирует с кислородом и другими окислителями при участии комплексобразователей. Так, в водных растворах цианидов при доступе кислорода золото растворяется, образуя циануреаты:
4Au + 8CN− + 2H2O + O2 → 4[Au(CN)2]− + 4 OH−
При реакции золота с хлором возможность комплексообразования также значительно облегчает ход реакции: если с сухим хлором золото реагирует при ~200 °С с образованием хлорида золота (III), то в водном растворе (царская водка) золото растворяется с образованием хлораурат-иона уже при комнатной температуре:
2Au + 3Cl2 + 2Cl− → 2[AuCl4]−
Золото легко реагирует с жидким бромом и его растворами в воде и органических растворителях, образуя трибромид AuBr3.
Со фтором золото реагирует в интервале температур 300−400 0С, при более низких температурах реакция не идёт, а при более высоких фториды золота разлагаются.
Золото также растворяется во ртути, фактически образуя легкоплавкий сплав - амальгаму.
В концентрированной серной кислоте золото растворяется в присутствии окислителей: иодной кислоты, азотной кислоты, диоксида марганца. В водных растворах цианидов при доступе кислорода золото растворяется с образованием устойчивых дицианоауратов:
4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 → 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH
Эта реакция лежит в основе промышленного способа извлечения золота из руд.
Самыми необычными являются свойства мелкораздробленного золота. При восстановлении золота из сильно разбавленных растворов оно не выпадает в осадок, а образует интенсивно окрашенные коллоидные растворы – гидрозоли, которые могут быть пурпурно-красными, синими, фиолетовыми, коричневыми и даже черными. Так, при добавлении к 0,0075%-ному раствору H[AuCl4] восстановителя (например, 0,005%-ного раствора солянокислого гидразина) образуется прозрачный голубой золь золота, а если к 0,0025%-ному раствору H[AuCl4] добавить 0,005%-ный раствор карбоната калия, а затем по каплям при нагревании добавить раствор танина, то образуется красный прозрачный золь. В зависимости от степени дисперсности окраска золота меняется от голубой (грубодисперсный золь) до красной (тонкодисперсный золь). При размере частиц золя 40 нм максимум его оптического поглощения приходится на 510–520 нм (раствор красный), а при увеличении размера частиц до 86 нм максимум сдвигается до 620–630 нм (раствор голубой). Реакция восстановления с образованием коллоидных частиц используется в аналитической химии для обнаружения малых количеств золота.
Науке известны и органические соединения золота. Так, действием хлорида золота (III) на ароматические соединения получают соединения, устойчивые к воде, кислороду и кислотам, например: AuCl3 + C6H6 ® C6H5AuCl2 + HCl. Органические производные золота (I) стабильны только в присутствии связанных с золотом лигандов, например, триэтилфосфина: CH3Au·P(C2H5)3.
Физиологическое воздействие золота на организм
В средние века золото применялось при лечении тяжелых инфекций: туберкулеза, сифилиса.
Медициной нового времени ионы золота используются как эффективное средство при лечении ревматоидных заболеваний, артритов, красной волчанки, дерматитов, связанных с синтезом коллагена.
Органические соединения золота (препараты кризанол и ауранофин) применяются в медицине при лечении аутоимунных заболеваний, в частности ревматоидного артрита. Радиоактивный изотоп 198Au (период полураспада 2,967 сут.) используется при лечении опухолей радиотерапией.
Обнаружено также, что золото угнетает некоторые вирусы, в том числе СПИДа и инфекционных гепатитов. Особый интерес представляют экспериментальные данные об антираковом действии золота. В предварительных экспериментах препараты из золота ингибировали рост злокачественных клеток, что может использоваться для профилактики постоперационных метастазов и для профилактики онкологических заболеваний.
Некоторые соединения золота токсичны, накапливаются в почках, печени, селезёнке и гипоталамусе, что может привести к органическим заболеваниям и дерматитам, стаматитам и тромбоцитопении.
Способы получения наночастиц золота
Способы получения наночастиц золота можно подразделяются на две группы - дисперсионные (диспергирование металлов) и конденсационные методы (восстановление соответствующих солей металлов). Дисперсионные методы получения наночастиц золота основаны на разрушении кристаллической решетки металлического золота под действием электрического тока высокого напряжения. На выход и форму наночастиц золота, образующихся под воздействием электрического тока, помимо напряжения между электродами и силы тока влияет также наличие в растворе электролитов. При использовании постоянного тока обра зуются неоднородные по величине наночастицы золота. Добавление щелочей или хлоридов и применение для распыления переменного тока высокой частоты существенно стабилизирует гидрозоли золота.
Конденсационные методы получения наночастиц золота более распространены, чем дисперсионные. Наиболее часто наночастицы золота получают восстановле нием галогенидов золота (например, HAuCl4) с использованием химических восстановителей и/или облучения (УЗ- и УФ-облучения, импульсного или лазерного радиолиза). В качестве химических восстановителей используют различные органические и неорганические соединения. В первых экспериментах восстановителями служили формальдегид, этанол и фосфор. Эти вещества используются для получения золей со средним диаметром частиц 5-12 нм. Помимо этих восстановителей для синтеза золей золота применяют цитрат натрия 92 (для получения наночастиц золота со средним диаметром 20 нм), аскорбиновую кислоту (12 нм), этилендиаминтетрауксусную кислоту (20 нм), цитрат натрия вместе с таннином(5 нм), а также боргидрид натрия, боргидрид с цитратом натрия или ЭДТА и цианоборгидрид (для получения наночастиц диаметром 5 нм). Для получения ультрадисперсных золей (диаметр частиц 2-3 нм) используют тиоцианат натрия или калия. Другие восстановители - щавелевая и винная кислоты, монооксид углерода, хлорид олова, гидразин, пероксид водорода, сахара, фенолы, ароматические альдегиды, эфирные масла используются редко.
Классический пример синтеза наночастиц золота заключается в восстановлении растворов галогенидов золота HAuCl4 пероксидом водорода:
HAuCl4 +3H2O2 + 8 KOH ® Au + 3O2 + 8 KCl + 8 H2O
Согласно исследованиям, вначале восстанавливается 30% HAuCl4 (при этом образуется пересыщенный раствор золота, концентрация атомарного металла в котором на 6 порядков превышает таковую в насыщенном растворе, после чего процесс резко замедляется. На медленной стадии происходит конденсация золота с образованием очень мелких наночастиц – зародышей новой фазы. Они объединяются в крупные, но нестабильные агрегаты, а раствор золя приобретает синюю окраску. Затем, наночастицы, входящие в агрегаты, постепенно укрупняются и становятся центрами дальнейшего восстановления HAuCl4. При достижении зародышами определенного критического размера образуется устойчивый золь, имеющий красную окраску.
Исследования многочисленных золей золота, полученных с помощью химического восстановления, показали, что большинство из них имеют ограниченную стабильность и широкое распределение частиц по размерам. Только метод Френса, в котором для восстановления HAuCl4 используется цитрат натрия, позволяет получать сравнительно монодисперсные наночастицы золота диаметром 10-60 нм.
Другой способ получения монодисперсных золей золота заключается в восстановле нии концентрированного раствора HAuCl4 изоаскорбиновой кислотой в присутствии защитного коллоида гуммиарабика. В этих условиях наряду с конденсацией происходит агрегация, в результате чего образуются монодисперсные сферические наночастицы золота диаметром от 80 нм до 5 мкм (в зависимости от кислотности среды и концентрации восстановителя).
Для получения наночастиц используют также микроэмульсионный двухфазный метод. На первой стадии металлсодержащие реагенты переводят из водной фазы в органическую. После добавления в эту систему раствора ПАВ происходит образование микроэмульсии дисперсии двух несмешивающихся жидкостей. При этом реакция восстановления протекает в дисперсной фазе, размер капель которой не превышает 100 нм. В результате образуются практически монодисперсные золи. Позже был разработан однофазный метод без использования водных растворов. Часто при микроэмульсионных методах синтеза наночастиц золота в раствор добавляют алкантиолы, которые образуют на поверхности золота плотные самоорганизованные монослои. Так были получены самосборные двух- и трехмерные ансамбли из наночастиц золота.
Некоторые лиганды - алкантиолы, амины, силаны, фосфины и галогениды, способны участвовать в расщепительном (дигестивном) созревании (digestive ripening) – в процессе, в котором коллоидная суспензия при кипячении в растворителе с поверхностно-активными лигандами превращается из полидисперсной системы в монодисперсную. В последнее время для синтеза монодисперсных используют синтетические полимеры - полиэтиленгликоль (ПЭГ), полиэтиленимин, поливинилпирролидон, поливинилацетат, полиамидоамин (дендример), полидитиафульвен, хитозан и др. Наночастицы золота, синтезированные в присутствии этих полимеров, отличаются большой однородностью размеров и формы. В качестве восстановителей можно использовать боргидрид натрия, спирты и простые эфиры, гидразин, дифениламиносульфонат натрия, а также ультразвук.
Физические методы восстановления (основанные на использовании УЗ-, УФ-, ИК- или ионизирующего излучения, а также лазерного фотолиза) и электрохимические139 методы восстановления гораздо менее популярны, чем химические. К достоинствам этих методов относятся отсутствие в образующихся золях на поверхности наночастиц примесных остатков химических соединений.
Новым направлением в нанобиотехнологии стало использование для синтеза наночастиц золота микрооорганизмов, а также клеток растений и животных.
В последнее время в связи с применением наночастиц золота в бисенсорных устройствах сильно возрос спрос на наночастицы золота, равномерно распределенные в полимерных матрицах, и на частицы, состоящие из металлического ядра и диэлектрической оболочки, а также на частицы несферической формы (сфероиды, стержни, цепочки) и на оболочечные и планарные структуры. Последние получают восстановлением солей золота в мицеллах, фотохимическим методом, а также с использованием пористых алюминиевых или кварцевых шаблонов и углеродных нанотрубок.
Нанозолото в медицине и бионанотехнологии
Наночастицы золота начали применять в медицине сравнительно недавно. В экспериментах на животных наночастицы золота вылечивали рак за счёт атрофии кровеносных сосудов опухоли. Основной механизм воздействия - остановка наночастицами золота ангиогенеза в опухолях - процесса образования новых кровеносных сосудов в органе или ткане. В норме в организме процессы ангиогенеза протекают с умеренной интенсивностью и активизируются только при регенерации повреждённых тканей, закупорке тромбов, ликвидации очагов воспаления, образовании рубца и других процессах восстановления, а также при росте и развитии организма. В опухолевых же тканях, особенно в тканях злокачественных опухолей, ангиогенез протекает постоянно и очень интенсивно. Это, по-видимому, является одной из причин быстрого роста злокачественных опухолей, поскольку они очень хорошо снабжаются кровью и получают намного больше питательных веществ на единицу массы опухоли по сравнению с нормальными здоровыми клетками. Кроме того, усиленный ангиогенез в опухоли является одним из механизмов её быстрого метастазирования, так как опухолевые клетки имеют свойство метастазировать по ходу кровеносных сосудов (вдоль стенок) или разносятся по всему организму с током крови. Большинство разработанных ингибиторов ангиогенеза – антитела к фактору роста эндотелия сосудов (VEGF), молекулы которого стимулируют образование эндотелия в растущих кровеносных сосудах.
Эксперименты ученых клиники Рочестера (США, штат Миннесота) показали, что наночастицы золота блокировали функцию VEGF, не оказывая токсического воздействия на клетки. Это послужило основанием для предположения, что наночастицы золота можно использовать в качестве лекарства при лечении рака, но оно еще не проверялось на здоровых животных и человеке. Если же лечебное действие наночастиц золота окажется эффективным, их можно будет предложить как альтернативу ингибиторам ангиогенеза, у которых есть серьезные побочные эффекты.
Рис. 1. Наночастицы золота в сканирующем электронном микроскопе
Учёные исследовали взаимодействие наночастиц золота размером 2,5 нм и 15 нм с частицами жидкокристаллических дисперсий ДНК и пришли к выводу, что в зависимости от размеров наночастицы золота связываются молекулами ДНК по-разному (рис. 2). Наночастицы любого размера образуют комплексы с «поверхностными» молекулами ДНК, при этом самые мелкие наночастицы золота могут располагаться в бороздках этих «поверхностных» молекул. Наночастицы золота, размер которых сопоставим с расстоянием между молекулами ДНК в слоях жидкокристаллической частицы, могут проникать внутрь слоёв и взаимодействовать с молекулами ДНК. При этом они образуют линейные кластеры в «свободном» пространстве между соседними молекулами ДНК. Сочетание этих взаимодействий приводит к тому, что спиральная, пространственно закрученная структура частицы жидкокристаллической дисперсии ДНК исчезает и соседние слои располагаются параллельно друг другу. Учёные предположили, что наночастицы золота малого размера аналогичным образом действуют и на биологические объекты, в том числе бактерии и вирусы, нарушая пространственную упаковку их ДНК, что может сопровождаться генетическими изменениями клетки. Однако с окончательными выводами они не спешат.
Рис. 2. Физиологическое воздействие золота на ДНК
Другое применение наночастиц золота в медицине – так называемая “золотая пуля” – лекарство, поражающее только болезнетворные органы и ткани, и оставляющее нетронутыми клетки хозяина. Этот подход может сработать полностью, если использовать наночастицы золота в виде зонда. Наночастицы золота способны связываться с иммуноглобулинами, лектинами, ферментами, гормонами, липопротеидами и т.д. Данный подход уже оправдал себя в борьбе с токсоплазмой - (лат. Toxoplasma) — род паразитических протистов, включающий один вид — Toxoplasma gondii. Основные хозяева токсоплазм — представители семейства кошачьих. В качестве промежуточных хозяев выступают различные виды теплокровных животных, в том числе и люди.
Среди способов «посадки» биоспецифических зондов на наночастицы из золота выделяют адсорбционный и хемосорбционный. Каждый из них имеет свои особенности. Стабилизация наночастиц узнающими биомолекулами происходит путем адсорбции полимера на поверхности наночастицы за счет электростатических и гидрофобных взаимодействий. Сильный отрицательный заряд поверхности частиц золота обеспечивает их прочное адсорбционное взаимодействие с многими высокомолекулярными соединениями.
Антиген, адсорбированный или инкапсулированный наночастицами, может использоваться в качестве адъюванта для оптимизации иммунного ответа организма при вакцинации. В 1986 г. в пионерской работе японских исследователей появились сведения об успешном получении антител к с использованием в качестве носителя частиц коллоидного золота. В 1996 г. была опубликована статья сотрудников Хабаровского НИИ эпидемиологии и микробиологии, в которой они впервые показали возможность использования частиц коллоидного золота в составе антивирусной вакцины как носителей белкового антигена капсида вируса клещевого энцефалита.
Показано, что нанозолото усиливает иммунный ответ iп vivо. Метод генной иммунизации, часто называемой ДНК-иммунизацией, разработанный в опытах на животных, показал высокую эффективность наночастиц золота, особенно в отношении вирусных инфекций - клещевого энцефалита, ВИЧ-инфекции и гепатита В. ДНК-иммунизация имеет ряд преимуществ по сравнению с обычной вакцинацией. Один рекомбинантный вектор может направлять синтез нескольких антигенов одновременно, что уменьшает число отдельных иммунизаций. При этом устраняются проблемы, связанные с трудностями проникновения белка в организм, а кроме того, значительно снижается риск побочных эффектов, которые зависят от токсичности вводимых при обычной вакцинации балластных белков или вирулентности используемых бактерий и вирусов. Можно ожидать, что в ближайшие годы именно ДНК-иммунизация окажется в числе наиболее эффективных методов генной терапии.
Было также обнаружено влияние наночастиц золота, конъюгированных с антигеном, на активацию Т-клеток и увеличение их пролиферации в 10 раз по сравнению с таковой при добавлении нативного антигена. Этот факт показывает принципиальную возможность целенаправленного активирования Т-клеток (например, антигенами микобактерий туберкулеза, ВИЧ и др.) с последующей активацией макрофагов и уничтожением возбудителя, что перспективно для создания вакцин нового поколения.
Наночастицы золота могут использоваться для диагностики рака, т. к. они во много раз легче связываются с больными клетками, чем со здоровыми. Связанные наночастицы хорошо рассеивают и поглощают свет, поэтому место локализации опухолевых клеток легко увидеть с помощью обычного микроскопа.
Наночастицы золота различной формы “наношары” и “нанопрутья” давно привлекают внимание ученых как потенциальные помощники в лечении целого ряда заболеваний. Золотые «нанопрутья» активно поглощают излучение в ближнем инфракрасном диапазоне, для которого человеческое тело относительно прозрачно. Это делает их источниками фототермальной терапии – избирательного разрушения патогенных агентов нагреванием. Это позволило использовать наночастицы из золота для уничтожения клеток раковых опухолей, а также внутриклеточных паразитов Toxoplasma gondii (рис. 3). Такие внутриклеточные паразиты чрезвычайно распространены и у животных, и у людей. В разных странах им могут быть инфицированы от 10 до 90% населения. Toxoplasma gondii способны вызвать опасное заболевание – токсоплазмоз. Заразив клетку хозяина, со временем токсоплазма становится причиной ее гибели, после чего новые частицы переносятся током крови, заражая соседние клетки и вновь начиная цикл смертоносного взаимодействия.
Рис. 3. Клетки токсоплазмыДля уничтожения паразитов используются наночастицы золота в комплексе с антителами. Антитело позволяет селективно связываться с мишенью – больным органом или опухолью, после чего воздействие лазерного ИК-излучения, которое интенсивно поглощают наночастицы золота, приводит к перегреву и гибели токсоплазм. Как показали тесты, после такой обработке в опытных образцах погибали от 19 до 83% паразитов.
Ученые из Массачусетского университета установили, что наночастицы золота могут также стабилизировать ферменты на границах раздела сред вода-воздух — тем самым сфера применения стабилизированных наночастицами золота ферментов значительно расширяется.
Свойства золотых наночастиц – шариков или «прутьев» — очень интересны. Ученые научились манипулировать ими и пришивать к различным биомолекулам, в частности, антителам. Известно, что эти частицы отлично нагреваются инфракрасным светом подходящей частоты: в этом повинен так называемый плазмонный резонанс. Частота резонансных колебаний электронов связана с размером наночастицы, и именно у золотых прутков она может возбуждаться ИК-светом. При этом, волны такой длины достаточно свободно проходят сквозь тело человека. Воспользоваться этими свойствами золотых наночастиц решили нидерландские ученые во главе с профессором Тон ванн Лёвеном (Ton van Leeuwen). Они ведут разработку и совершенствование метода идентификации раковых клеток на ранних этапах заболевания. Небольшие опухоли трудно «выловить» обычными способами – рентгеном или магнитным резонансом. Однако совсем другое дело получается, если ввести в организм препарат из золотых наночастиц с прикрепленными к ним антителами к раковым клеткам. Антитела прочно прикрепляют частицу к мишени – раковой опухоли, а под импульсами ИК-лазера наночастицы золота нагреваются и расширяются. Процесс сопровождается появлением ультразвука, который можно легко зафиксировать. Таким образом, раковую опухоль заставят «звучать» под лазерным лучом.
Учёные изучают и другие возможности применения золотых наночастиц. Например, прикрепленную антителами к раковой клетке наночастицу золота можно нагреть до температуры выше 100 0С, уничтожив саму клетку. Нагрев может и заставить открыться капсулу с противораковым препаратом, который будет доставлен точно к месту назначения.
Ещё одно применение наночастиц золота – конструирование микрочипов. Ученые из сингапурского университета Наньянг впервые продемонстрировали память на гибкой пластиковой основе, роль запоминающих ячеек в которой выполняют наночастицы золота. Конструкция этого устройства стала возможной с появлением технологии самосборки наночастиц золота в органическом растворе. Объединив наноструктуры с пентаценом, ученые намерены получить не только блоки органической памяти, но и другую микроэлектронику в подобном исполнении. Кроме того, она будет совместима с обычной кремниевой. Одной из побочных целей исследователей было создание органических светодиодных панелей для их дальнейшего использования в телевизионной технике и компьютерных дисплеях. Ученые уверены, что им вскоре удастся разработать технологию массового производства органической электроники на основе самосборки золотых наночастиц и создать «органическую» память, совместимую с современными мультимедийными устройствами.
В современной медицине золото применяется для диагностики и лечения злокачественных опухолей. Помимо достаточно распространенной химиотерапии, в которой используются коллоидные растворы радиоактивного золота, сегодня существует совершенно новый современный метод, которым предусмотрено введение в опухолевую ткань микроскопических золотых нано-капсул и воздействие на них инфракрасными лучами. При этом раковые клетки погибают, а здоровая ткань остается неповрежденной.
Для сохранения молодости золото применяется в пластической хирургии. Для этого тончайшие нити из этого металла толщиной всего несколько микрон с помощью специального проводника вводятся под кожу. Через несколько недель вокруг каждой из них формируется эластичная коллагеновая ткань, которая становится «каркасом» для кожи.
В медицине широкое применение получили препараты, содержащие наночастицы коллоидного золота, для лечения ревматоидного артрита и полиартрита.
Впервые ауротерапия (от лат. aurum - золото) – лечение золотом артритов была применена еще в 1929 году. Новый метод оказывал выраженный и стабильный эффект. Ауротерапия и сегодня остается одним из самых эффективных методов лечения ревматоидного артрита наряду с применением нестероидных противовоспалительных средств (например, ацетилсалициловой кислоты и салицилата натрия). Механизм ее действия основан на способности соединений золота, введенных в организм, угнетать макрофаги, тормозя тем самым развитие последующих патологических иммунных реакций.
По статистике, соединения золота вызывают клиническое улучшение приблизительно у 70-80% больных, которые хорошо переносят ауротерапию, поэтому такие препараты могут считаться препаратами выбора среди базисных антиревматических средств. При этом они способствуют обратному развитию некоторых внесуставных проявлений ревматоидного артрита, например, ревматоидных узелков, анемии, похудания.
Важным преимуществом препаратов золота по сравнению с другими иммунодепрессантами является то, что их можно назначать больным с сопутствующими хроническими инфекциями или онкологическими заболеваниями.
Кроме того, некоторые препараты золота обнаружили антибактериальное действие, в частности, против вызывающей язву желудка бактерии Helicobacter pylori, а также антигрибковую активность.
Мнения специалистов относительно таких препаратов неоднозначны. Очевидно, что эти препараты безусловно помогают больному, но, могут дать и побочный эффект. Свойства наночастиц металлов заметно отличаются от свойств самих металлов, поэтому их постоянно проверяют на токсичность и мутагенность. Первые предположения о том, что наночастицы золота малого размера могут воздействовать на генетический аппарат, в частности нарушать образование мужских половых клеток, высказали учёные университета Чулоконгкорна (Таиланд) в статье, опубликованной в журнале Fertility and Sterility в 2009 году. Но вопрос о том, носит ли этот эффект общий характер, то есть относится ли к генетическому аппарату в целом, а не охватывает только специализированные клетки, остаётся без ответа.
Несмотря на целебные свойства золота некоторые соединения золота токсичны - обладают способностью накапливаются в почках, печени, селезёнке и гипоталамусе, что может привести к дерматитам, стоматитам и тромбоцитопении.
Золотая вода
Вода, настоянная на золоте называется золотой водой и также имеет биологические свойства. Первые упоминания о золотой воде относятся к 2000 г. до н.э. Это средство аюрведической медицины, которая официально признана в Индии, наряду с классической европейской медициной и в наши дни.
Золотая вода представляет собой питьевую воду, насыщенную ионами золота в концентрации около 0,0005-0,001 мг/л. Народные целители готовят ее путем длительного кипячения фольги из высокопробного золота.
Аюрведисты используют это средства как мощный иммунностимулятор, для улучшения умственной деятельности, усиления жизненного тонуса, как антидепрессант.
Считается, что золотая вода стимулирует сердечную деятельность, выравнивает пульс и cтимулирует память.
Гомеопатические препараты золота рекомендованы для лечения фобий, эпилепсии, импотенции, бесплодия, для отвыкания от алкоголя.
Приготовление золотой воды
Приготовить воду в домашних условиях несложно. Для этого промытое в водопроводной воде золотое изделие (лучше всего золотое кольцо без каких бы то ни было драгоценных камней) помещают в емкость, заливают двумя стаканами отфильтрованной воды и кипятят пока объем воды не уменьшится вдвое примерно минут 30-40,. Принимать внутрь “золотую воду” следует по одной чайной ложке три раза в день.
Получить золотую воду также можно с помощью специального генератора, который изготовлен из позолоченного электрода с добавками платины или палладия. Нужно залить отфильтрованную воду в стакан, погрузить туда золотой электрод и включить напряжение. Примерно через час концентрация ионов золота в растворе достигает предельно-допустимых величин. Максимальные концентрации золота получаются в течении 10 часов.
При использовании генератора золотой воды, во избежании нарушения тонкого слоя благородных металлов, устройство не следует полировать или мыть абразивными средствами. Для удаления возможных отложений солей из воды, рекомендуется каждый раз, после приготовления 10 порций золотой воды, ополаскивать устройство пищевым уксусом.
Следует помнить, что с генераторами золотой воды нужно обращаться с осторожностью!
Золотую воду рекомендуется пить от 30 до 100 мл:
- здоровым людям 1 раз в неделю;
- лицам, ослабленным после болезни, для усиления иммунитета - ежедневно, в течении 10 дней;
- лицам со слабым здоровьем или страдающих хроническими заболеваниями - курсами по 10 дней, 2-3 курса в год;
- стоящими на учете в онкодиспансере - постоянно по схеме: 10 дней пить, 20 дней перерыв и т.д.
В отличие от золотосодержащих коллоидов, которыми являются современные препараты, золотая вода практически не имеет противопоказаний.
К.х.н., доц. О.В. Мосин
Я пользуюсь коллоидным золотом от Голд2О
👍 Я накачиваю воду золотом
350гр.закапал по вене больше года назад пока живее многих😜