Złoto, pierwiastek chemiczny o symbolu Au (łac. Aurum) – najbardziej obojętny biologicznie i chemicznie metal[1], król metali i metal królów. Jest nietoksyczne[2], [3], [4] i nie jonizuje w biologicznych mediach[5].

Złoto jest odporne na działanie czynników atmosferycznych, w temperaturze pokojowej wykazuje odporność na działanie większości kwasów. Roztwarza się w wodzie królewskiej i mieszaninach niektórych kwasów, także w roztworze cyjanku potasu (w obecności utleniaczy), silnie ogrzane ulega działaniu chloru i fluoru. Z rtęcią tworzy amalgamat.

Złoto znajduje się w organizmie ludzkim w ilości około 10 mg, z czego ponad połowa zgromadzona jest w kościach[6]. Wydalane jest z organizmu głównie z moczem (około 70%), a cząsteczki wielkości 1,9 nm wydalane są ilościowo[7]. Naukowcy twierdzą, że informacje dotyczące szkodliwości złota mogą wynikać z zanieczyszczeń stopów złota innymi metalami lub złotem w postaci zjonizowanej[8].

Współcześnie złoto, jako drogi kruszec, zyskało popularność przede wszystkim w postaci rozdrobnionych do rozmiarów nanometrycznych drobin. Ten cenny pierwiastek staje się użyteczny po rozproszeniu czy zdyspergowaniu go w wodzie. Koloid nanozłota cechuje się wysokim stosunkiem powierzchni do objętości, który jest tym większy, im mniejsza jest średnica cząstek. Struktura powierzchniowa, a także struktura geometryczna wpływa na jego właściwości absorpcyjne i reaktywność. Zmniejszenie rozmiaru cząstek do wartości nano, czyli w zakresie 1–100 nm, powoduje zmianę całkowitej energii układu odpowiadającej za stabilność termodynamiczną, co jest wynikiem zmiany funkcji falowej elektronów. Zmiany obserwowane są również w wielkościach fizycznych, takich jak przewodnictwo cieplne i elektryczne.

Bardzo istotną rolę w charakterystyce nanocząstek złota odgrywa proces produkcji. Można wyróżnić cząstki wytwarzane chemicznie lub w procesie fizycznym. W procesie fizycznym, takim jak np. technologia aXonnite®, cząstki nie zawierają typowych zanieczyszczeń, które są obecne w metodzie wytwarzania nanokoloidów chemicznie, jak stabilizatory, kwasy czy polimery.

Cząstki o różnych rozmiarach posiadają różną ilość oscylujących elektronów walencyjnych, zatem pochłaniają różne długości fali[9]. W zależności od wielkości i kształtu nanocząstki przyjmują różne, intensywne zabarwienia. Mniejsze nanocząsteczki pochłaniają dłuższe fale, większe cząstki pochłaniają coraz krótsze długości fal[10]. Złoto w przypadku małych nanosfer (około 3,5 nm) ma barwę czerwoną,  średnie nanosfery (>5 nm) różową, a duże nanosfery (około 9,5 nm) amarantową. Gdy nanocząstka ma kształt pałeczkowaty, barwa może być granatowa lub fioletowa.

Za specyficzne właściwości optyczne nanocząstek metali szlachetnych odpowiada zjawisko rezonansu plazmonu powierzchniowego SPR (z języka angielskiego: surface plasmon resonance). Plazmony powierzchniowe to oscylacje gęstości ładunków elektronów w obrębie nanocząstek metali. Im powierzchnia nanocząsteczki jest bardziej rozwinięta, tym ma bardziej znaczący wpływ na aktywność przeciwdrobnoustrojową i właściwości adsorpcyjne.

Nanozłoto

Złoto i związki złota są używane od wielu lat. Jego bardzo intensywna zdolność do pobudzania procesów regeneracyjnych czy biostymulujących oraz działanie przeciwzapalne są wykorzystywane zarówno w medycynie, jak i w kosmetyce. Ponadto złoto jest zatwierdzone jako dodatek do leków, a również bardzo chętnie wykorzystywane jako nici wprowadzane podskórnie w medycynie estetycznej[11].

Nanocząstki metali, w tym oczywiście złota, są cennym produktem handlowym, znajdującym zastosowanie m.in. w: medycynie, farmacji, kosmetologii, dentystyce, przemyśle budowlanym, jubilerskim, fotograficznym i przemyśle materiałów wybuchowych.

Biorąc udział w procesach naprawczych, nanozłoto działa głównie na elastynę i kolagen zawarte w skórze, przyspieszając wzrost komórek w podstawnej warstwie, regenerując włókna białek w skórze. Spowalnia też proces wiotczenia skóry. Jako środek immunosupresyjny hamuje wytwarzanie przeciwciał-makrofagów, fagocytów. Są to tzw. komórki żerne, które fagocytują, czyli otaczają kolagen, a następnie trawią istniejące włókna kolagenu oraz elastyny.

Nanozłoto stymuluje także fibroblasty do produkcji kolagenu i elastyny. Kolagen obok kwasu hialuronowego jest najważniejszym czynnikiem odpowiedzialnym za nawilżenie skóry. Białko to w procesie hydratacji zatrzymuje w swojej strukturze cząsteczki wody, skóra jest zatem nawilżona, co wpływa na wydajniejszy przebieg procesów regeneracyjnych, spowalniając jednocześnie procesy związane ze starzeniem się skóry. Poprzez działanie przeciwzapalne i redukcję stanów zapalnych sprzyja rozprzestrzenianiu się fibroblastów, co zwiększa gęstość i elastyczność skóry, a dzięki spowolnieniu procesu wydzielania melaniny następuje redukcja przebarwień[12].

Złoty lek

Już w starożytności przypisywano złotu cudowną moc uzdrawiania i wierzono w jego właściwości terapeutyczne czy dezynfekcyjne. Właściwości lecznicze złota, a także jako substancji, która wspiera zachowanie młodości, zdrowia i wigoru znane były w Chinach już w 2500 r. p.n.e. Rozwój wiedzy o biologicznych właściwościach złota datuje się w Europie na 1890 r., kiedy to Robert Koch przeprowadził badania dowodzące hamującego działania cyjanku złota na bakterie gruźlicy. Od 1927 r. zaczęto stosować złoto i jego pochodne w leczeniu reumatologicznego zapalenia stawów[13], a następnie także w stomatologii.

Złoto jest również znane z właściwości powierzchniowego magazynowania cząsteczek tlenu, co poprawia proces dotlenienia komórek i prawidłowe funkcjonowanie komórek macierzystych, które są odpowiedzialne za podziały komórkowe, stanowiąc idealny fundament dla odnowy struktur skóry.

Powierzchnię nanocząstek złota można łatwo poddać tzw. funkcjonalizacji. Nanocząstki można rozpuścić w wodzie lub innych cieczach poprzez pokrycie powierzchni np. różnorodnymi tiolami. Modyfikacja ta pozwala na wprowadzanie do organizmu substancji chemicznych, w tym nowoczesnych leków. Ma to ogromne znaczenie w terapiach celowanych, w których substancje lecznicze są dostarczane w selektywny sposób bezpośrednio do miejsca przeznaczenia, czyli komórek czy tkanek stanowiących ognisko choroby[14]. Możliwe jest również przyłączenie specyficznych receptorów lub przeciwciał, dzięki czemu mogą one być zastosowane do wykrywania określonych komórek lub antygenów. Ze względu na szczególne właściwości elektronowe i optyczne sfunkcjonalizowane nanocząstki złota są wykorzystywane do obrazowania zmian chorobowych na poziomie organów, tkanek i pojedynczych komórek, z wykorzystaniem mikroskopii optycznej lub elektronowej[15].

Obecnie nanozłoto jest wykorzystywane w medycynie przy leczeniu rozległych oparzeń, gdzie jego właściwości przeciwzapalne i biostymulujące przyczyniają się do likwidacji choroby czy dysfunkcji skórnych. Ponadto może stymulować syntezę kolagenu, przyczyniając się do rekonstrukcji tkanki skórnej. Nanocząsteczkowe złoto można zewnętrznie stosować w celu przeciwdziałania i zmniejszenia już istniejących zmarszczek, oczyszczenia organizmu drogą skórną, leczenia ropni, liszajów, przewlekłych wysypek i trądziku.

Złoto od dawna wzbudzało mnóstwo emocji, będąc symbolem bogactwa i statusu, ale także przyczyną konfliktów i wojen. Na szczęście współcześnie znalazło o bardziej użyteczne i pokojowe zastosowania, które być może zrewolucjonizują medycynę czy kosmetologię.

 


[1] „Biologicals”, 1998, nr 26, s. 49–59.

[2] „Small”, 2005, nr 1, s. 325–327.

[3] „Small”, 2009, nr 5, 1897–1910.

[4] Biochemical and Biophisical Reserch Communications 2010, 393,649.

[5] OECD Test guideline 413.

[6] „Bromat. Chem Toksykol.”, 2007, nr 2, s. 205–209.

[7] „British Journal Of Radiology”, 2006, nr 79, s. 248–253.

[8] „Prot. Stom”, 2004, nr 54 (5).

[9] Nanotechnologia, kosmetyki, chemia supramolekularna, praca zbiorowa pod red. G. Schroedera, 2010.

[10] Nanotechnology: Principles and Applications, praca zbiorowa S. Logothetidis, 2012.

[11] „Angew. Chem. Int. Ed.”, 2010, nr 49, s. 3280–3294.

[12] „Biologicals”, 1998, nr 26, s. 49–59.

[13] „Eur. J. Pharm. Biopharm.”, nr 77 (2011), s. 407–416.

[14] „Advance Drug Delivery Rev.”, nr 60 (2008), s. 1307–3294.

[15] „Chem. Soc. Rev.”, nr 41(6), s. 2256–2282.

literatura