Способ получения наноразмерных частиц золота в водной среде

Изобретение относится к области получения наноразмерных частиц золота, распределенных в водной среде и стабилизированных соединениями (стабилизаторами).

Наноразмерные частицы золота представляют собой агломераты атомарного золота размерами 1-100 нм, поверхность которых окружена слоем молекул стабилизаторов, что позволяет достигать времен «жизни» системы вода/стабилизаторы/наноразмерные частицы золота не менее 12 месяцев.

Наноразмерные частицы золота широко изучаются в аспектах применения для нужд косметологии и в медицинских целях для лечения кожных заболеваний, адресной доставки лекарственных средств и терапии некоторых форм злокачественных новообразований. Однако большинство известных форм золотосодержащих наночастиц в настоящий момент исследуются в фундаментальных разработках и на доклиническом этапе, что связано с дороговизной их получения.

Для лечения большого спектра заболеваний представляют интерес такие уникальные и трудновоспроизводимые в других нанотехнологических аналогах свойства наночастиц золота, как гибкая управляемость физико-химических и структурных свойств при создании, а также уникальные поверхностные свойства, включая локальный поверхностный плазмонный резонанс. Поверхностные свойства делают золотые наночастицы незаменимыми для контроля высвобождения лекарств и прохождения их через кожу (таким образом можно регулировать фармакокинетику кожных препаратов) (библиографическая ссылка: Chen W., Zhang S. et al. Structural-Engineering Rationales of Gold Nanoparticles for Cancer Theranostics. Adv Mater. 2016 Oct; 28(39): 8567-8585).

Золотосодержащие наночастицы часто оказываются незаменимы для адресной/точечной/таргетированной доставки ряда лекарств при лечении некоторых форм рака (библиографическая ссылка Song S., Нао Y. et al. Using Gold Nanoparticles as Delivery Vehicles for Targeted Delivery of Chemotherapy Drug Fludarabine Phosphate to Treat Hematological Cancers. J Nanosci Nanotechnol. 2016 Mar; 16(3): 2582-6). Имеют значение иммуномодулирующие свойства золотых наночастиц. Они уменьшают аутоиммунное воспаление, уменьшают выработку цитокинов, тормозят созревание Т-лимфоцитов из Т1 в Т17, в то же время стимулируют созревание регуляторных Т-лимфоцитов (библиографическая ссылка Nosratabadi R., Rastin М. et al. Hyperforin-loaded gold nanoparticle alleviates experimental autoimmune encephalomyelitis by suppressing Th1 and Th17 cells and upregulating regulatory T cells. Nanomedicine. 2016 Oct; 12(7): 1961-1971).

Известен способ получения наночастиц золота через облучение раствора KAuCl₄ фемтосекундным лазером с редукцией перекисью водорода (источник: Tangeysh В., Tibbetts K.M. et al. Gold Nanotriangle Formation through Strong-Field Laser Processing of Aqueous KAuCl4 and Postirradiation Reduction by Hydrogen Peroxide. Langmuir, 2016).

Недостатком данного способа является то, что данные наночастицы золота вырабатываются по дорогостоящему технологическому регламенту, требующему дорогостоящую аппаратуру (фемтосекундный лазер) и отличающемуся сложностью осуществления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения золотосодержащих наночастиц из растворов HAuCl₄ с редукцией экстрактом Aloe vera (источник: Chandran S.P., Chaudhary M. et al. Synthesis of gold nanotriangles and silver nanoparticles using Aloe vera plant extract. Biotechnol Prog. 2006; 22(2): 577-83).

Недостатком применения наночастиц золота, полученных в водной среде указанным способом, является его сложность осуществления и дороговизна, необходимость в дорогостоящем оборудовании. В результате этих ограничений затруднительно применение полученных указанным способом наночастиц золота при обширных патологических процессах кожи, ожогах большой площади и др.

Предлагаемый способ получения наноразмерных частиц золота в жидких средах состоит из 2-х основных операций:

1. Приготовление жидкой среды путем растворения стабилизаторов в органическом или неорганическом растворителе.

2. Выделение в полученную среду золота в атомарной и/или ионной форме путем химических или электрохимических реакций с образованием наноразмерных частиц золота.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение и удешевление получения наноразмерных частиц золота в водной среде с одновременным обеспечением нечувствительности к свету, кинетической устойчивости, термодинамической устойчивости, наличия у каждой частицы заряда, препятствующего слипанию частиц малой константой нестойкости, мицеллярной формы - при уменьшении размеров, количество частиц увеличивается на порядки. При этом поверхность частиц возрастает. Чем больше число частиц и их суммарная поверхность, тем эффективнее действие, отсутствие острой токсичности, высокой бактерицидной и противоопухолевой активности прозрачности, отсутствия вкуса и запаха.

Поставленный технический результат достигается тем, что происходит получение наноразмерных частиц золота в водном растворе, включающее помещение в дистиллированную воду, находящуюся в емкости, двух электродов, при этом один из электродов выполнен из золота, между электродами пропускается стабилизированный электрический ток, в качестве второго электрода используют золотую пластину, электроды между собой разделяют микропористой мембраной, при этом процесс электролитического разложения проводят в присутствии катализатора, роль которого выполняет смесь цитратного (C₆H₈O₇) и аммиачного раствора NH₄ в различных соотношениях, при общем соотношении катализатора к общему объему дистиллированной воды 1:100.

Предлагаемый способ реализуется устройством, показанным на чертеже. Устройство, реализующее предлагаемый способ получения наноразмерных частиц золота в водном растворе, состоит рабочей емкости 1, разделенной на 2 камеры: камеру 2 и камеру 3, разделенных между собой микропористой мембраной 4, соотношение камеры 2 к камере 3 составляет 10:1 по объему. Устройство снабжено общей крышкой 5, на которой расположены (жестко фиксированы либо раздвигаются по специальному пазу с метками-фиксаторами - фиксаторы и метки на чертеже не показаны) два электрода 6 и 7, выполненные из золота. Масса электродов по отношению к объему рабочей емкости 1 составляет 1:50 (на 1000 мл общего объема, общий вес электродов 20 г), соотношение электродов между собой 1:4, электрод с большим весом 7 монтируется на крышке над камерой 2, электрод с меньшим весом 6 над камерой 3. К электроду 7 присоединяется диод 8, например, Д 240, на оба электрода подается напряжение 220 В. Для выпрямления переменного тока вместо диода 8, может быть использован диодный мостик - диодный мостик на чертеже не показан. Позицией 9 обозначен рабочий раствор.

В обе камеры 2 и 3 наливается дистиллированная вода (Д/вода), в камеру 2 добавляется катализатор аммиачно-цитратный раствор С₆Н₈О₇ и NH₃, молярное соотношение катализатора к общему объему Д/воды составляет 1:100. Расстояние между пластинами устанавливается посредством их раздвижения по пазу скольжения и фиксации на метках-фиксаторах (паз и метки-фиксаторы на чертеже не показаны) в процессе работы по показаниям силы тока: при температуре рабочего раствора в камере 2 30°С сила тока должна составлять 2А, при повышении силы тока расстояние между электродами увеличивается пользователем.

Простота получения наноразмерных частиц золота в водной среде с одновременным обеспечением нечувствительности к свету, кинетической устойчивости, термодинамической устойчивости, наличия у каждой частицы заряда, препятствующего слипанию частиц малой константой нестойкости, мицеллярной формы - при уменьшении размеров, количество частиц увеличивается на порядки. При этом поверхность частиц возрастает, чем больше число частиц и их суммарная поверхность, тем эффективнее действие. Дешевизна, безопасность, органолептические преимущества получаемой жидкой дисперсной системы (прозрачность, отсутствие вкуса и запаха), являются достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.