Wyniki badań nad syntezą koloidalnych nanocząstek złota z zastosowaniem 21 naturalnych aminokwasów oraz wyjaśnienie mechanizmu tych reakcji opisano w czasopiśmie „Langmuir”. Współautorami artykułu są naukowcy z Zespołu Nanotechnologii Instytutu Optoelektroniki oraz Wydziału Nowych Technologii i Chemii WAT.
Nanocząstki złota stały się w ostatnich latach cennym produktem handlowym, znajdującym zastosowanie między innymi w medycynie, farmacji czy kosmetologii. Jednakże, jakiekolwiek ich użycie wymaga opracowania metody syntezy nanocząstek o określonym kształcie, wielkości, rozkładzie wielkości oraz ich stabilizacji odpowiednim związkiem chemicznym.
Wśród metod syntezy chemicznej nanocząstek złota wyróżnić można metody, w których użyte związki chemiczne stosowane są zarówno jako czynnik redukujący źródło złota, czyli sole kwasu tetrachlorozłotowego, jak i czynnik stabilizujący powstałe w wyniku redukcji nanocząstki złota. Jednym z najpopularniejszych związków tego typu jest cytrynian sodu, który używany jest w przemyśle spożywczym i kosmetycznym pod nazwą E331 jako związek chelatujący jony metali. Metoda syntezy nanocząstek złota z użyciem tego związku często określana jest jako metoda Turkevicha od nazwiska naukowca, który jako jeden z pierwszych dokładnie zbadał reakcje cytrynianu z jonami złota.
„W naszej pracy, w syntezie nanocząstek złota, w podobnej do cytrynianu roli zastosowaliśmy dwadzieścia jeden naturalnych aminokwasów, w tym dwadzieścia aminokwasów stanowiących podstawowy budulec białek tworzących organizm człowieka. Aminokwasy były dotychczas wielokrotnie stosowane w syntezie nanocząstek złota jako czynnik redukujący i stabilizujący, jednakże na podstawie wyników dostępnych w literaturze nie można było dokładnie określić wpływu struktury chemicznej poszczególnych aminokwasów na parametry strukturalne otrzymywanych nanocząstek złota. Modyfikując metodę Turkevicha przeprowadziliśmy w tych samych warunkach syntezę nanocząstek złota oraz zbadaliśmy tak otrzymane nanomateriały z zastosowaniem dostępnych w Laboratorium Analizy Cząstek IOE WAT technik, w tym metody odśrodkowej sedymentacji w cieczy (z ang. Differential Centrifugal Sedimentation, DCS) oraz spektroskopii UV-vis” – mówi ppłk dr inż. Bartłomiej Jankiewicz z Instytutu Optoelektroniki WAT.
Badania opisane w artykule dostarczają środowisku naukowemu informacji dotyczących możliwości zastosowania aminokwasów, najprostszych zielonych reagentów, w kontrolowanej syntezie nanocząstek złota.
„W wyniku naszych badań otrzymujemy stabilizowane aminokwasami nanomateriały, które mogą znaleźć zastosowanie w medycynie czy kosmetologii. Ponadto w pracy wykazaliśmy podobieństwo w syntezie nanocząstek złota z zastosowaniem cytrynianu oraz aminokwasów, jak również zaproponowaliśmy mechanizm redukcji jonów złota przez poszczególne aminokwasy” – wyjaśnia ppłk dr inż. Bartłomiej Jankiewicz.
W ostatnich latach obserwuje się rosnące zainteresowanie syntezą nanocząstek metali przy użyciu naturalnie występujących organizmów, takich jak bakterie, rośliny, glony, grzyby i drożdże, a także wytwarzane przez nie biomolekuły. Wśród zalet tej metody należy wymienić jej niski koszt, prostotę, brak negatywnego wpływu na środowisko oraz ulepszone właściwości biologiczne i zmniejszoną toksyczność wytworzonych w jej wyniku nanocząstek złota.
Artykuł pod tytułem „α‑Amino Acids as Reducing and Capping Agents in Gold Nanoparticles Synthesis Using the Turkevich Method” ukazał się 14 czerwca 2023 r. w czasopiśmie „Langmuir”.
Artykuł otrzymał 100 punktów, wskaźnik cytowań dla czasopisma (IF) to 3.9.
oprac. Marcin Wrzos w ramach cyklu Najlepsze publikacje WAT
fot. Zespół Nanotechnologii IOE WAT