کلوئید طلا چیست؟ از کاربرد ها و خواص درمانی آن چه می دانیم؟
کلوئید طلا، محلولی حاوی نمک طلا است که اولین بار توسط مایکل فارادی کشف شد. این محلول، هدایت الکتریکی و حرارتی بسیار بالایی دارد. این ترکیب خواص درمانی بسیاری دارد که از آن جمله می توان به درمان روماتیسم، بهبود حافظه، آرامش اعصاب، پارکینسون، کاهش وزن، درمان اعتیاد، اگزما، سوختگی، سرطان پروستات و … اشاره کرد.
روش های گوناگونی برای تولید این ماده وجود دارد که از معروف ترین آن ها می توان روش های ترکویچ، پرالت، مارتین، ناوارو و … را نام برد. در این مقاله از نشریه علمی جهان شیمی به معرفی کلوئید طلا، ویژگی ها، کاربرد ها، خواص درمانی و … می پردازیم.
تاریخچه کشف کلوئید طلا
از دوران باستان به ویژه در قرن چهارم، از کلوئید طلا در جام Lycurgus به عنوان یک روش رنگ آمیزی شیشه ای یا همان ویترای مورد استفاده قرار گرفت. رنگ این کلوئید متناسب با محل منبع نور متغییر است. در طول قرون وسطی، طلای محلول به صورت محلولی حاوی نمک طلا، برای خواص درمانی بیماری های مختلف شهرت داشت.
مایکل فارادی
ارزیابی علمی مدرن از کلوئید طلا از زمان کار های مایکل فارادی و در سال های ۱۸۵۰ آغاز شد. در سال ۱۸۵۶، در یک آزمایشگاه زیرزمینی مؤسسه سلطنتی، فارادی به طور تصادفی یک محلول قرمز یاقوتی ایجاد کرد. این در حالی بود که قطعاتی از برگ طلا روی اسلایدهای میکروسکوپ نصب شده بود. از آن جا که فارادی علاقه مند به خواص نور و ماده بود، بیشتر خواص نوری کلوئید طلا را بررسی کرد.
فارادی اولین نمونه خالص کلوئید طلا را در سال ۱۸۵۷ تحت عنوان طلای فعال آماده کرد. او از فسفر برای کاهش محلول کلرید طلا استفاده کرد. کلوئید طلا که فارادی ۱۵۰ سال پیش تولید کرد، همچنان فعال است.
برای مدت زمانی طولانی، ترکیب طلای یاقوتی نامشخص باقی ماند. تعدادی از شیمیدانان با توجه به آماده سازی آن، این ترکیب را به عنوان قلع طلا می شناختند. فارادی دریافت که رنگ ناشی از اندازه کوچک ذرات طلا است. او به ویژگی های پراکندگی نور میکرو ذرات طلا معلق اشاره کرد. این ویژگی در حال حاضر به نام اثر فارادی تیندال (اثر تیندال) شناخته می شود.
ریچارد آدولف زیگموندی
در سال ۱۸۹۸، ریچارد آدولف زیگموندی (ریچارد ژیگموندی) موفق شد اولین کلوئید طلا در محلول رقیق را بسازد. به جز زیگموندی، تئودور سود برگ مخترع دستگاه فرامیانگریز و گوستاو مای، تئوری ای را برای پراکندگی و جذب ذرات کروی ارائه داد. او به ترکیب و خواص کلوئید طلا علاقه مند بود.
در قرن بیستم با پیشرفت فناوری‌های مختلف تحلیلی، مطالعات روی نانوذرات طلا سرعت گرفت. روش های میکروسکوپی پیشرفته مانند میکروسکوپ نیروی اتمی و میکروسکوپ الکترونی، در تحقیقات نانوذرات بیشترین تاثیر را داشتند.
با توجه به ترکیب نسبتا آسان و پایدار، ذرات مختلف طلا برای کاربرد عملی آن ها مورد مطالعه قرار گرفت. انواع مختلف نانوذرات طلا در بسیاری از صنایع مانند پزشکی و الکترونیک مورد استفاده قرار می گیرد.
خواص فیزیکی کلوئید طلا
خاصیت نوری کلوئید طلا
هنرمندان برای قرن ها است که از کلوئید طلا به علت تعامل نانوذرات با نور مرئی استفاده می کنند. نانوذرات طلا نور را متناسب با اندازه ذرات، شکل، شاخص انکسار محلی و وضعیت تجمع در طف های رنگی قرمز به آبی، سیاه و در نهایت روشن و بی رنگ، جذب و پراکنده می‌کنند.
این رنگ ها به دلیل یک پدیده به نام تشدید پلاسمون سطحی (LSPR) ایجاد می شوند. در این پدیده الکترون های هدایت شده روی سطح نانوذرات در رزونانس با نور اولیه نوسان دارند.
تاثیر اندازه ذرات کلوئید طلا
به طور کلی، طول موج نور جذب شده با افزایش اندازه ذرات نانو افزایش می یابد. به عنوان مثال، نانوذرات شبه کروی با قطرهای تقریبا ۳۰ نانومتر، حداکثر جذب LSPR در محدوده ۵۳۰ نانومتر دارند.
شاخص انکسار محلی کلوئید طلا
تغییرات در رنگ ظاهری یک محلول نانوذره طلا می تواند ناشی از محیط زیستی باشد که کلوئید طلا در آن به حالت تعلیق درآمده است. خواص نوری نانوذرات طلا به شاخص شکست در نزدیکی سطح نانوذرات بستگی دارد.
بنابراین، هر دو مولکول به طور مستقیم روی سطح نانوذره چسبیده‌اند. به این معنی که لیگاند های نانو ذرات و حلال آن ها، هردو ممکن است روی ویژگی های نوری مشاهده شده موثر باشند.
همان طور که شاخص شکست در نزدیکی سطح طلا افزایش می یابد، LSPR به سمت طول موج های طولانی تغییر می کند. علاوه بر محیط حلال، ضریب شکست را می توان با پوشش نانو ذرات به وسیله ی پوسته های نارسانا مانند سیلیکا، مولکول های زیستی و یا اکسید آلومینیوم کنترل کرد.
تراکم ذرات کلوئید طلا
وقتی ذرات کلوئید طلا جمع می شوند، خواص نوری ذرات تغییر می کند. زیرا به واسطه ی آن، اندازه موثر ذرات، شکل و محیط دی الکتریک تغییر می کنند.
تاثیر واکنش اکسایش – کاهش
نانو ذرات طلا در یک مایع به روش های شیمیایی مایع و با واکنش اکسایش- کاهش کلروآریک اسید تولید می شود. برای جلوگیری از جمع شدن ذرات، عوامل تثبیت کننده اضافه می شوند.
سیترات هم به عنوان عامل کاهش دهنده و هم عامل تثبیت کننده کلوئیدی عمل می کند. آن ها می توانند با لیگاند های آلی مختلف برای ایجاد هیبرید های آلی- معدنی با قابلیت های پیشرفته مورد استفاده قرار گیرند.
دیگر ویژگی های کلوئید طلا
- هدایت الکتریکی بالا
- هدایت حرارتی بالا
- رزونانس پلاسمای سطحی (Surface Plasmon Resonance)
- زیست سازگار
روش های تولید کلوئید طلا
روش های مختلفی برای تولید کلوئید طلا وجود دارد که از آن جمله می توان به روش ترکویچ، پرالت، مارتین، ناوارو و … اشاره کرد. در این قسمت به معرفی و بررسی این روش ها می پردازیم.
روش ترکویچ
این روش ساده توسط J. Turkevich و همکاران در سال ۱۹۵۱ ابداع و سپس در سال۱۹۷۰ توسط G. Frens اصلاح شد. در این روش نانو ذرات طلا کروی نیمه نازک با ضخامت تقریبا یکنواخت ۱۰ تا ۲۰ نانومتر تولید شد.
در روش ترکویچ، واکنش کلروآریک اسید گرم با محلول سدیم سیترات یا همان نمک میوه سبب تولید کلوئید طلا می شود. واکنش Turkevich از طریق تشکیل نانو سیم های گذرا حاصل می شود. نانو سیم های طلا سبب تیرگی ظاهری محلول واکنش قبل از تبدیل به قرمز یاقوتی می شود.
روش پرالت
این روش، توسط Perrault و Chan در سال ۲۰۰۹ کشف شد. در روش پرالت از هیدروکینون برای کاهش HAuCl4 در یک محلول آبی که حاوی دانه های نانو ذرات طلا با اندازه ۱۵ نانومتر، استفاده می شود.
این روش ترکیب مبتنی بر بذر، مشابه آن چه که در گسترش فیلم های عکاسی استفاده شده است. در این حالت، دانه های نقره درون فیلم از طریق افزودن نقره روی سطح آن ها رشد می کند. به این ترتیب، نانو ذرات طلا می توانند در ارتباط با هیدروکینون عمل کرده و کاهش یون طلا روی سطح آن ها را کاتالیز کنند.
وجود یک تثبیت کننده مانند سیترات، موجب رسوب اتم های طلا به ذرات کلوئیدی و رشد آن ها می شود. به طور کلی، دانه های نانو ذرات با استفاده از روش سیترات تولید می شوند.
این روش هیدروکینون موجب تکمیل روش Frens می شود. زیرا، گستره ای از اندازه ذرات کروی مونو دی اسپرزی قابل تولید را گسترش می دهد. روش Frens برای ذرات ۱۲ تا ۲۰ نانومتر ایده‌آل است. این در حالی است که روش هیدروکینون می تواند ذرات حداقل ۳۰ تا ۳۰۰ نانومتر را تولید کند.
روش مارتین
این روش ساده توسط مارتین و ائه در سال ۲۰۱۰ کشف شده است. در این روش، نانوذرات طلای برهنه تقریبا یکنواخت در آب تولید می شود. کنترل استوکیومتری کاهش با تنظیم نسبت یون NaBH۴-NaOH به یون HAuCl۴-HCl در منطقه شیرین و همراه با حرارت، امکان تنظیم قطر مجاز بین ۳ تا۶ نانومتر را فراهم می کند.
ذرات آبی به دلیل غلظت بالا یون های اضافی در محلول، به شکل کلوئیدی پایدار دیده می شوند. این ذرات با ویژگی های مختلف هیدروفیلی را می توان پوشش داد. علاوه بر این، می توانند با لیگاند های آب گریز برای کاربرد در حلال های غیر قطبی مخلوط شوند.
در حلال های غیر قطبی، نانو ذرات به شدت شارژ باقی مانده و خود را در قطرات مایع قرار می دهند تا از دوزهای نانو ذرات نانو تشکیل شوند.
روش نانوتکنولوژی
نوعی باکتری به نامBacillus licheniformis را می توان در سنتز نانو کابل های طلا با اندازه های بین ۱۰ تا ۱۰۰ نانومتر مورد استفاده قرار داد. نانو ذرات طلا معمولا در دمای بالا و در حلال های آلی یا با استفاده از واکنش های سمی تولید می شوند. باکتری ها این نانو ذرات را در شرایط بسیار ملایم تولید می کند.
روش ناوارو و همکاران
کنترل اندازه ذرات برای ذرات بزرگتر از ۳۰ نانومتر با پلییدیزاسیون کم از نانو ذرات کروی طلایی بسیار مشکل است. به منظور ارائه حداکثر کنترل بر ساختار NP ، ناوارو و همکاران از یک روش Turkevitch-Frens اصلاح شده استفاده کردند. آن ها در این روش، استیل ساتون سدیم (acac) را به عنوان عامل کاهش دهنده و سدیم سیترات را به عنوان تثبیت کننده مورد استفاده قرار دادند.
قیمت خرید و فروش کلوئید طلا
شرکت های مختلفی در داخل و خارج از کشور اقدام به تولید و فروش این محصول می کنند. این محصول به صورت محلول و یا پودر و در حجم های مختلف به بازار ارائه می شود.
قیمت خرید و فروش کلوئید طلا متناسب با نوسانات ازری مشخص می شود. شرکت های گوناگون فروش مواد شیمیایی این محصول را در اختیار متقاضیان قرار می دهند. از برند های معروف می توان به VistaExir اشاره کرد.
کلوئید طلا چه کاربرد هایی دارد
عنصر طلا در گروه فلزات میانی با ساختار مکعبی وجوه مرکز پر (FCC) قرار دارد. این عنصر در جواهرات، سکه، پزشکی، دندان پزشکی و تجهیزات الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد.
طلا فلزی خنثی است که زنگ نزده و کدر نمی شود. علاوه بر این، از هدایت الکتریکی و حرارتی بسیار خوبی برخوردار است. قرن ها است که طلا به عنوان فلزی ارزشمند و نانو ذرات کلوئید طلا به عنوان رنگ های درخشان توسط هنرمندان مورد استفاده قرار می گیرد. با تغییر در اندازه ذرات ، شیمی سطح یا حالت تجمع، خواص نوری و الکترونیکی نانو ذرات طلا قابل تغییر است.
دیگر کاربرد های کلوئید طلا
- درمان های نوری-حرارتی سرطان یا بیماری های دیگر
- آزادسازی کنترل شده داروها
- ژن درمانی
- حسگرهای زیستی
- تشخیص بیماری و تصویربرداری x-ray
- کاتالیزور نوری در صنایع شیمیایی
- پوشش رسانا
خواص درمانی کلوئید طلا
مزیت درمانی کلوئید طلا در این حقیقت نهفته است که این ماده را می توان به شکل ایمن در جهت مصرف داخلی و مصرف خارجی استفاده نمود. ذرات ریز طلا به آسانی از کلوئید به غشای سلولی نفوذ کرده و علائم ناشی از چندین اختلال بهداشتی را به شکل موثر و کارآمدی بر طرف می کند. در ادامه به مهم ترین خواص درمانی این ترکیب می پردازیم.
به کاهش درد مفاصل کمک می کند
در افراد مبتلا به روماتیسم مفاصل، آماس مفاصل موجب سفتی مفاصل شده و در نتیجه حرکت مفاصل را تحت تاثیر قرار می دهد. از کلوئید طلا برای کاهش درد مفاصل و التهاب ناشی از ورم مفاصل استفاده می شود. این ماده حتی در رابطه با روماتیسم مفاصل نیز عملکرد خوبی دارد.
با مصرف مرتب این ترکیب درد کاهش می یابد. پس از آن، حرکت معمولی مفاصل پس از یک دوره زمانی بسیار کوتاه امکان پذیر می شود. کلوئید طلا به شکل کرم نیز موجود است. این کرم را می توان به صورت موضعی و جهت برطرف نمودن درد مفاصل به کار برد.
سبب بهبود تمرکز و حافظه می شود
این ماده در نقش یک محرک طبیعی موجب تحریک سلول های بدن می شود. به ین ترتیب، انتقال علائم الکتریکی میان سلول های عصبی مغز را بهبود بخشیده و سبب افزایش هوشیاری ذهنی و تمرکز می شود.
شواهد نشان می دهد هنگامی که کلوئید طلا به طور مرتب و به مدت یک ماه به عنوان یک مکمل مصرف شود سطح IQ فرد به طور چشم گیری افزایش می یابد.
محققان ر این باورند که این ماده برای کسانی که با مشکلاتی نظیر فقدان تمرکز و از دست رفتن حافظه رو به رو هستند مفید است. زیرا، کلوئید طلا عملکرد سالم و بی عیب و نقص مغز را احیا می کند.
در آرامش اعصاب موثر است
ای ماده بر اعصاب ناراحت اثر گذاشته و موجب تسکین اعصاب می شود. از این رو، هنگامی که فرد مصرف کلوئید طلا را آغاز می کند در درون خود احساس آرامش می کند.
این احساس آرامش در از بین رفتن استرس روحی نقش دارد. به همین دلیل، استفاده از این ماده جهت درمان علائم افسردگی و اضطراب نتایج بسیار خوبی را به دنبال دارد.
به درمان پارکینسون کمک می کند
مطالعات دانشمندان نشان می دهد مصرف این ماده به عنوان داروی جایگزین جهت درمان مشکلات مربوط به مغز نظیر بیماری پارکینسون کاربرد دارد.
در کاهش وزن نقش موثر دارد
هنگامی که سیستم گوارش فاقد عملکرد مناسب باشد فرد مستعد افزایش وزن است. غذاهای هضم نشده و باقی مانده در روده ها سبب افزایش وزن بدن می شود. مصرف کلوئید طلا فرآیند هضم را بهبود بخشیده و از چاقی می کاهد.
اعتیاد به الکل را درمان می کند
از قرن نوزدهم این ترکیب جهت درمان اعتیاد به الکل مورد استفاده قرار گرفته است. امروزه از این ترکیب جهت درمان دیگر نمونه های اعتیاد مانند اعتیاد به نیکوتین، مواد مخدر، کافئین و … استفاده می شود.
در درمان اختلالات پوستی موثر است
از محلول کلوئید طلا به عنوان پماد موضعی جهت درمان اختلالات پوستی مختلف نظیر اگزما، عفونت‌های قارچی، خارش پوست، زخم، سوختگی پوست و … استفاده می شود.
این ماده یکی از اجزاء محصولات بهداشتی ضد چروک است. این ترکیب سلول ها را باز سازی، خاصیت انعطاف پذیری آن ها را احیا و وضعیت پوست را ارتقا می بخشد.
سبب افزایش نیروی بدنی می شود
هنگامی که این ترکیب به افراد مبتلا به بیماری های کشنده خورانده می شود، دوران زندگی این افراد را طولانی تر می کند. این امر به این خاطر است که کلوئید طلا به سلول های بدن نیرو بخشیده و آن ها را سالم نگاه می دارد.
در درمان سرطان نقش دارد
از دیگر کاربرد های این ترکیب، درمان برخی سرطان های مشخص نظیر سرطان پروستات و تخمدان است. برای این منظور، مقدار بسیار کمی از طلا به بدن بیمار تزریق می شود تا رشد سلول های سرطانی را کنترل کند.
عوارض مصرف کلوئید طلا
کلوئید طلا دارای ماهیت غیر سمی است. از ین رو، فاقد هر گونه اثرات جانبی نامطلوب است. با این وجود، مصرف بیش از اندازه آن می تواند موجب مسمومیت با طلا شود. این مسمومیت برای سلامتی بسیار زیان‌آور است.
