Development of methods for the synthesis and stabilization of gold nanoparticles obtained using biologically active substances

Nanotechnologia jest dziedziną nauki i techniki, której produkty cieszą się coraz większą popularnością. Na szczególną uwagę zasługują nanocząstki złota. Zainteresowanie tymi strukturami stale rośnie, ponieważ obecnie pojawiły się potencjalne możliwości ich wykorzystania, np. w przemyśle, czy medycynie. Równolegle z rozwojem badań nad nanocząstkami złota, trwają badania nad właściwościami leczniczymi roślin – Gravioli i Lapacho. W pracy skupiono się na opracowaniu metod otrzymywania i stabilizacji nanocząstek złota z wykorzystaniem ekstraktów Gravioli i Lapacho, jako czynników redukujących i stabilizujących. Syntezy nanocząstek złota prowadzono z użyciem różnych ekstraktów w temperaturach 25-90°C. W zależności od warunków prowadzonych syntez otrzymano nanocząstki Au o różnym rozmiarze i różnej morfologii. Wszystkie zachodzące procesy cechowały się kinetyką I rzędu względem Au3+. Wykazano również, że wzrost temperatury wpływał na szybkość reakcji, tym samym potwierdzono słuszność reguły van’t Hoffa dla przeprowadzonych procesów. Podczas syntez znaleziono zależności pomiędzy morfologią i wielkością otrzymanych nanocząstek a warunkami prowadzonych reakcji. Za pomocą spektroskopii IR, rozdziału chromatograficznego HPLC oraz klasycznych, spektrofotometrycznych analiz ilościowych, wykorzystujących techniki kolorymetryczne, oznaczono substancje będące składnikami ekstraktów. Wykonano również ich pomiar zdolności antyoksydacyjnej. Wykazano, że ekstrakt wodny Gravioli zawierał największe stężenia oznaczanych substancji i największą zdolność antyoksydacyjną, a reakcje z wykorzystaniem tej substancji cechowały się największą szybkością. W wyniku reakcji z użyciem etanolowych ekstraktów otrzymano nanocząstki o największej stabilności. Prawdopodobnie użyty do ekstrakcji etanol pozwolił pozyskać z roślin substancje stanowiące lepsze stabilizatory. Dzięki przeprowadzonym badaniom wykazano, że nanocząstki złota można otrzymać w syntezie z użyciem prekursora jonów Au3+ i ekstraktu roślinnego, a dodatkowy czynnik redukujący nie jest w reakcji wymagany.

Nanotechnology is a field of science and technology offering outcome products that are gaining increasing popularity. Of special interest are gold nanoparticles. New possibilities of their application are growing continuously in particular in industry and medicine. In parallel with the development of investigation concerning gold nanoparticles, research on the medical properties of Graviola and Lapacho plants continues. This thesis focuses on the methods of synthesis and stabilisation of gold nanoparticles with application of Graviola and Lapacho plants extracts as both reducing and stabilising agents. These syntheses were carried out with use of different extracts and in the temperature range of 25-90°C. Depending on the conditions of the conducted syntheses, Au nanoparticles of different size and different morphology were obtained. All the processes taking place were the first-order in respect to Au3+. It was also demonstrated that the increase in temperature influenced reaction rates, thus proving applicability of the empirical van't Hoff rule to the reaction systems. As another result of the presented study, a dependency of morphology and size of nanoparticles on the conditions of their synthesis have been established and described. Contents of the plant extracts were determined using IR spectroscopy, HPLC method and classical spectrophotometric quantitative analysis relying on colorimetry. Their antioxidative potentials have also been detremined. It was demonstrated that aqueous extract of Graviola plant contained the highest concentration of substances possessed the highest antioxidative potential. Reactions carried out with application of this extract also had the highest rates of reduction of Au(III) ions. On the other hand, the most stable nanoparticles have been obtained with the use of ethanol extract. It is supposed that ethanol allowed for extraction of higher amounts of compounds with greater potency of stabilization. Thanks to this research, it has been concluded that it is possible to obtain gold nanoparticles as a result of synthesis with the use of gold precursor and plant extract and any external reducing agent is not required.