«Питая травы золотом»

Еще древние римляне, добавляя золото к шихте из песка и золы, получали стекло, своим красным цветом обязанное наночастицам золота. Позднее был разработан рецепт кассиева пурпура, получаемого восстановлением трихлорида золота дихлоридом олова. Стекла красного и желтого цвета в витражах средневековых церквей также содержат золото или серебро в коллоидном, ультрадисперсном состоянии. Розовые эмали получают с использованием коллоидного золота.
А первым, кто связал изменение цвета стекол с размером частиц вводимого золота, стал в 1847 г. М.Фарадей. В лондонском музее Королевского института и сегодня можно увидеть коллоидные растворы золота, полученные самим Фарадеем более полутора веков назад. Стекло, содержащее коллоидные частицы золота, выпускается и сегодня; у нас его называют рубиновым

В недавно вышедшей в издательстве МГУ им. М.В.Ломоносова книге профессора химического факультета Г.Б.Сергеева «Нанохимия» приведен характерный график:

Видно, что даже такая фундаментальная, твердо установленная величина, как температура плавления золота, в области наноразмеров непостоянна и у частиц диаметром в нанометры может быть на сотни градусов ниже свойственной массивному телу.

В то же время необычные свойства наночастиц, в том числе и наночастиц золота, словно «просятся» для использования на практике. Химическая инертность, высокая теплопроводность и электропроводность золота привлекают к нему пристальное внимание специалистов по наноэлектронике. Так, в Окриджской национальной лаборатории (США) с помощью золотых наночастиц предполагается создать нанокомпьютер, напоминающий нейронную сеть мозга. Золото используют в виде квантовых точек – островков из небольшого числа атомов на поверхности подложки. Подложкой служит специально созданная молекула ДНК длиной 70 нм, к которой на расстояниях 3,5 нм друг от друга химически привиты наночастицы золота диаметром 1,5 нм. Группе ученых из университета Райса (г. Хьюстон, США) удалось создать молекулярный модуль электронной памяти размером в несколько микрон. Его основой служат наночастицы золота на подложке из частично окисленного кремния.
Описан эффективный метод обнаружения ДНК по изменению окраски с помощью золотых наночастиц диаметром около 13 нм. Наночастицами можно «метить» белки, нуклеиновые кислоты и другие биологические молекулы. Перспективно их применение для диагностики болезней, управления генами и ферментами (биокатализаторы).
Разрабатывается новый метод лечения опухолевых заболеваний путем прививки цитотоксинов – ядов, разрушающих клеточные мембраны, – к наночастицам золота диаметром около 25 нм и доставки этих частиц по кровеносным сосудам непосредственно к больному органу, без отравления всего организма (см. «Pharmaceutical Technology» («Фармацевтическая технология») за июль 2003 г.).
Надо сказать, что применение золота в медицине началось далеко не сегодня. В древнеиндийской Яджурведе (веда жертвенных формул), составление которой относят к 1000–800 гг. до н.э., упомянуто применение золотосодержащих эссенций из масел и растительных экстрактов. Глава 32 библейской книги «Исход» содержит известный эпизод с золотым тельцом. Моисей «стер его в прах, и рассыпал по воде, и дал его пить…». Надо полагать, пытался исцелить соплеменников. В Древней Греции для лечения гриппа применяли смесь золотого порошка с чесноком. Мне приходилось видеть так называемую Гданьскую водку – ликер с помещенными в каждую бутылку золотыми блестками. Видимо, эта водка («вода жизни») была неким воспроизведением Солнечного эликсира, который поставлялся ко дворам королей Польши и Пруссии и содержал лекарственное золото. С 1930-х гг. коллоидное золото используют для лечения многих заболеваний, в том числе ревматоидных артритов (воспаления суставов при ревматизме).

Существующие сегодня методы получения наночастиц золота весьма недешевы, что сдерживает широкое применение «золотой» нанотехнологии. Здесь-то, вероятно, и могли бы прийти на выручку новые разработки ботаников, биологов и биохимиков.
Сенсацией 2002 г. стало обнаружение учеными из Мексики (Национальный университет, г. Мехико) и США (Техасский университет, кампусы в г. Эль-Пасо и г. Остин) наночастиц золота диаметром 2–20 нм в люцерне, которую обычно выращивают на корм скоту, а в ходе исследования «питали» раствором солей золота. Первое сообщение об этом появилось в журнале «Nano Letters» (2002, v. 2, № 4, р. 397). «Потрясающе удивительным было то, – заявил один из участников этого исследования профессор М.Х.Якаман, – что металл вовсе не был равномерно распределен в растении, чего мы ожидали, а осаждался в виде кластеров и наночастиц, напоминая квантовые точки электронных приборов. Наш первоначальный проект по очистке загрязненных территорий от металлов превратился в исследование по нанотехнологии». По его словам, извлечение золота из растений не представляет трудностей: «Надо всего лишь растворить органическую массу». А регулирование кислотности питающих растворов позволяет управлять формой наночастиц. Таким путем получаются гораздо более дешевые наночастицы.
Напомню, что кластер – это наночастица с небольшим числом атомов. Нанесенный на какую-либо подложку кластер называют квантовой точкой.
После публикации результатов о «химических талантах» люцерны ученые испытали пшеницу и овес. Образование наночастиц происходило даже при взаимодействии таблеток из сухой измельченной и спрессованной биомассы с раствором K2AuCl4 при комнатной температуре, и всего за 3,5 ч. А овес – сбылось наше предвидение четырехлетней давности («Химия», 1999, № 32) – действительно оказался гораздо более эффективным накопителем золота, чем люцерна.
Наночастицы золота образуются в некоторых видах микроскопических грибов. Исследователи из Национальной химической лаборатории и из Медицинского колледжа вооруженных сил (обе организации находятся в г. Пуне, Индия) заставили грибы Verticillium sp. поглощать раствор с ионами AuCl4– и обнаружили в клетках грибов наночастицы диаметром до 25 нм. Клетки грибов при насыщении частицами меняли свой цвет с золотисто-желтого на фиолетовый. Грибы позволяют получать наночастицы экологически совершенно безвредным способом, недаром статья с результатами этой работы была опубликована в журнале «Environmental Science & Technology» («Наука и технология для окружающей среды», декабрь 2001 г.). Листья герани, выдержанные 3–4 ч в растворе хлороаурата(III), содержат сферические, стержнеобразные и пирамидальные золотые наночастицы размером около 10 нм. Здесь «работают» грибки, растущие на листьях герани, в частности Colletotrichum.
Наконец, запросы нанотехнологии можно удовлетворять с помощью микроорганизмов. Немалый интерес вызвала статья специалистов из уже упомянутых Национальной химической лаборатории и Медицинского колледжа вооруженных сил в журнале «Nanotechnology» («Нанотехнология», 2003,
v. 14, № 7, p. 824). Ученые собрали с листьев фигового дерева микроорганизмы Rhodococcus, которые принадлежат к актиномицетам – бактериям, участвующим в разложении органических веществ растительного происхождения, – и поместили их в раствор солей золота. Эти кокки действовали как химический восстановитель, превращая внутри своих клеток ионы золота в наночастицы металла диаметром от 5 до 15 нм, причем большая часть образований имела диаметр от 9 до 12 нм. Такой узкий диапазон размеров ранее биологическим методом получать не удавалось. Важно и то, что, создавая собственные «золотые запасы», бактерии чувствовали себя нормально и продолжали размножаться.
Таким же путем, используя бактерии, можно получать и наночастицы серебра, а также наночастицы сплавов золота и серебра.

http://him.1september.ru/articlef.php?ID=200400701

Закладка Постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *