Nanocząstki Złoto – Wybrane zastosowania w medycynie

Nanocząstki złota –”jokery naszego organizmu”
Autor-Rafał Radoła
Twórca terapii nanocząsteczkowej,
Członek Rady Konsultacyjnej Politechniki Gdanskiej,
Czlonek –załozyciel Polskiej Izby Zaawansowanych Technologii
Współtwórca kilkunastu patentów z dziedziny nanotechnologii.
Wstęp
Złoto jest metalem szlachetnym towarzyszącym człowiekowi o tysięcy lat do niedawna
cenione było z powodu swoich wartości estetycznych jak również odporności chemicznej.
Najwcześniejsze doniesienia o stosowaniu tzw. koloidu czerwonego złota pochodzą z
Chin – gdzie był używany jako lek wydłużający życie. Również Hindusi znają nanozłoto pod
nazwą „Swarna Bhasma” – przygotowywane przez znachorów jako lek działający
odświeżająco i regenerująco dla osób starszych1. Również w Biblia donosi o używaniu
koloidu złota jako leku na głupotę2. W średniowieczu używano złota jako leku na problemy z
krążeniem i jako lek na przypadłości wieku starczego. Renesans to „Aqua Regia” lek na na
serce i wszystko inne. Późniejsze tynktury oparte o koloidalne złoto – otrzymywane przez
alchemików były stosowane na wszelkiego rodzaju choroby3. Po raz pierwszy czerwony
koloid złota został zbadany przez Faradaya w 1857 roku, wnioski wysnute przez tego
wybitnego uczonego zostały potwierdzone dzisiaj za pomocą dostępnego obecnie sprzętu 4.
Jak pokazują badania, intuicyjnie stosowanie nano złota w wymienionych powyżej kulturach
było jak najbardziej zasadne.
Związki złota-sole, a szczególnie te stosowane jako leki – wykazują wiele działań
ubocznych a najmniej szkodliwe dla naszego organizmu to; bóle głowy, biegunki, reakcje
alergiczne, zwiększona wrażliwość na światło. Aurotiolany (ang. aurothiolates) – związki
złota, pomimo wymienionych powyżej były i są używane do dzisiaj jednak obecnie coraz
częściej mówi się o zastąpieniu ich odpowiednimi naocząsteczkami złota, które są w pełni
bezpieczne i jak do tej pory nie stwierdzono jeszcze żadnych skutków ubocznych stosowania
nanocząstki złota (nAu). Rozwój nanotechnologii powoduje, że złoto, a właściwie nano złoto,
zyskuje coraz większe zastosowanie w medycynie, szczególnie w diagnostyce i leczeniu
wielu chorób w tym chorob nowotworowych 5. Poza zastosowaniem w onkologii coraz więcej
badań jest poświęconych badaniom nad wykorzystanie nanocząstek złota, a szczególnie i
koniugatów w innych dziedzinach. Jak będzie wyjaśnione później nanozłoto może nie tylko
być stosowane jako lek ale również zdrowe osoby mogą je zażywać w celu polepszenia
jakości swojego życia.
Rysunek 1 Nanocząstka złota jako „wielozadaniowa platforma „.
Poniżej przedstawiony zostanie wybór informacji oraz badań opublikowanych w ostatnich
latach. Osobno zostanie omówione szeroko pojęte leczenie nowotworów.
Zastosowania nanocząstek złota w medycynie
Badania nad submikronowymi cząstkami złota są prowadzone przede wszystkim w
kierunku leczenia nowotworów, ale obok prowadzone są również prace nad wykorzystaniem
nanocząstek złota w leczeniu innych schorzeń.
Reumatoidalne zapalenie stawów w ostatnich latach staje się poważnym problemem i
wyrasta na jedną z chorób cywilizacyjnych związaną z siedzącym trybem życia. Ostatnie
badania nad nanozłotem6 wykazały, że nanocząstki złota wiążą się z śródbłonkowym
naczyniowym czynnikiem wzrostu (VEGF), wpływając hamująco na jego działanie. Zgodnie
z badaniami nad reumatoidalnym zapaleniem stawów inhibicja czynnik VEGF znacząco
wpływa na zahamowanie jego rozwoju7. Dwu letnie wstępne badania kliniczne na psach
potwierdziły silne działanie przeciwbólowe nAu w zapaleniu stawów8.
Innym przykładem na wykorzystanie nanocząstek złota jest zwalczanie pasożytów.
Badania nad Toxoplasmosis gondii, który jest jednym z bardziej rozpowszechnionych
pasożytów, mogącym wywoływać cysty w mózgu, wykazały, że nanocząsteczki złota są
obiecującym lekiem przeciwko temu pierwotniakowi. Badani nad nAu z koniungowanym z
cząstkami przeciwciał wykazały wysoką skuteczność w wykrywaniu i niszczeniu tego
pierwotniaka za pomocą światła laserowego sprzężonego z nanocząstkami złota, jako
cząstkami rezonansowymi9. Samo stężenie zarówno przeciwciał jak i nanocząstek złota było
bardzo niskie10. Dalsze badania mają być prowadzone na innych pasożytach – pierwotniakach
w celu potwierdzenia właściwości nanocząstek złota w zwalczaniu ich.Wielka pomocą
okazuje się tu pomoc innych nanocząstek
poprawiając skuteczność złota. Inną zaletą
zastosowania nanozłota jest możliwa eliminacja leków wykazujących wiele skutków
ubocznych ogólnoustrojowych.
Rysunek 2 Komórka T. gondii poddana działaniu światła laserowego. Pałeczki rozmieszczone wokół błony
komórkowej to nanocząstki złota z koniungowane z przeciwciałemBłąd: Nie znaleziono źródła odwołania.
Rysunek 3 Nano cząstka z podłączonym lekiem
Wyjątkowo ciekawym i ważnym zastosowaniem nanocząstek złota jest możliwość
podczepiania pod nAu rożnego rodzaju cząstek. Sam proces kowalencyjnego wiązania Au
cząsteczki organiczne jest stosunkowo prosty i łatwy do przeprowadzenia ze względu na
wysokie powinowactwo złota do grupy tiolowej i aminowej. Dzięki takiemu podczepieniu się
pod nanocząstkę leki, które nie mogły dotrzeć do chorej tkanki mogą zostać przemycone do
miejsca docelowego na powierzchni nAu. Można również zwiększyć specyficzność – czyli
wycelować lek w konkretne miejsce w organizmie i do nanocząstki złota przyczepić poza
lekiem przeciwciało lub inny czynnik wektorowy, który zapewni dostarczenie leku w
pożądane miejsce11.
Ciekawym i ważnym przykładem wykorzystania nAu w systemach dostarczania leków
jest leczenie HIV. W walce z HIV przebadano wiele leków, niestety wiele z nich z powodu
wysokiej toksyczności lub problemów z transportem w organizmie (hydrofobowość, rozkład
w warunkach ustrojowych) powodował, że leki te były odrzucane na etapie testów.
Interesującym przypadkiem jest TAK-779, który z powodu wysokiej toksyczności wywołanej
przez cząsteczkę aluminium, która jest niezbędna do prawidłowego działania – jednak jak się
okazało zastąpienie soli glinowej nanocząsteczką złota dało równie obiecujące rezultaty12.
Badania nad tym lekiem spowodowały, że wiele z zarzuconych wcześniej leków próbuje się
obecnie łączyć z nanocząsteczkami złota w celu sprawdzenia potencjalnego działania retro
wirusowego.
Jak pokazały badania Optimom Corp. nanocząstki złota mogą wpływać na polepszenie
funkcji poznawczych. W badaniu tym grupie badawczej (15-45 lat) podawano nano złoto w
ilości 30mg złota/dziennie przez 1 miesiąc przed rozpoczęciem testów oraz w trakcie ich
trwania 1-3 miesięcy. Jako test ewentualnych zmian wykorzystano grupę testów na
inteligencje typu WASI-R. Badanie referencyjne przeprowadzone przed rozpoczęciem
zażywania koloidu złota, pierwsza kontrola odbyła się po 30 dniach zażywania leku –
wykazując zwiększenie zdolności poznawczych o 20%13.
Badania przeprowadzone na zdrowych jednostkach, jako próbie kontrolnej dla badań
klinicznych oprócz danych referencyjnych dla testów pro-leków zaprezentowały kilka
zastosowań złota suplementarnych do wyżej wspomnianych. W związku z tym
przeprowadzono próby w celu zebrania i usystematyzowania danych o działaniu czerwonego
koloidalnego nanozłota. Wyniki okazały się dosyć zaskakujące zarówno w przypadku
ciągłego podawania nanocząstek złota, jak i jego okazjonalnego przyjmowania (dawka 15mg
złota/dzień), poza ogólną poprawą samopoczucia stwierdzono:

ogólna poprawa wzroku i słuchu

poprawa koordynacji ruchowej i ogólne polepszenia kondycji

w trakcie zażywania preparatu polepszenie pracy jelit

działanie „odmładzające” – wrażenie odmłodzenia cery (możliwe powiązanie z
ogólną poprawą samopoczucia)

zmniejszenie i ustabilizowanie masy ciała (znacząco lepsze rezultaty w przypadku
regularnego przyjmowania koloidu złota)

zwiększenie libido
Powyższe zmiany obserwowano w obu grupach natomiast o wiele większe zmiany zaszły w
grupie przyjmującej regularnie nanocząstki złota14.
Badania były również prowadzone na osobach starszych (75±9 lat). Jak się okazuje
wyniki, w których kontrolowano ogólne samopoczucie, zmęczenie, pamięć krótkotrwałą,
koordynacje ruchową – ogólne objawy demencji starczej. Badanym podawano po 20mg
złota/dziennie. Kontrole stanu zdrowia przeprowadzono po 1 miesiącu oraz co miesiąc po
zaprzestaniu podawania koloidu. Ogólna poprawa stanu zdrowia w zależności od badanego
wskaźnika wahała się od 15-35% (zgodnie z zastosowaną skalą punktową przyporządkowaną
poszczególnym badanym cechą). Polepszenie stanu zdrowia było widoczne nawet po 3
miesiącach od zaprzestania podawania koloidu złotaBłąd: Nie znaleziono źródła odwołania.
Jak wiadomo choroba Parkinsona, Alzheimera Huntingtona i choroby prionowe wiążą się
z akumulacją białek w centalnym układzie nerwowym upośledzając tym samym jego funkcje.
Pierwsze badania prowadzono nad wykryciem markerów Alzheimera 15, wyniki były bardzo
obiecujące. Jednak już w dwa lata później pojawiły się pierwsze doniesienia na temat
możliwości usuwania złogów białkowych za pomocą nanocząstek złota i słabych mikrofal16.
Również zastosowanie nanocząstek złota z powłoką z polimeru o właściwościach
polielektrolitu17 pozwala na zwalczanie chorób wieku starczego związanych z układem
nerwowym.
Innym problem bardzo powszechnym w dzisiejszym świecie są wszelakiego rodzaju
uzależnienia począwszy od palenia przez alkoholizm, pracoholizm, zakupoholizm itp., a
skończywszy na narkotykach. Okazuje się, że i tu złoto może się okazać pomocne. Badania
prowadzone nad wyciszeniem genu odpowiedzialnego za ekspresje białek DARRP-32, ERK i
PP-1, odpowiedzialnych za kaskadę sygnałową w uzależnieniach od narkotyków (podejrzewa
się, że DARRP-32 również w przypadku innych uzależnienie bierze udział w przesyłaniu
sygnałów neuronowych). Wyciszenie genu prowadzono za pomocą nanokompleksu – nAuDARRP-32 siRNA. Wyniki okazały się być zaskakująco dobre, ponad 40% siRNA trafiło do
komórek w mózgu, znacząco więcej niż do tej pory za pomocą tradycyjnych metod18.
Zgodnie z opracowaniami dotyczącymi medycyny homeopatycznej 19, nAu jest stosowane
jako remedium na depresje i skłonności samobójcze. Znajduje ono również zastosowanie w
leczeniu zaburzeń związanych z obniżeniem libido jak również schorzeń wywołanych zbyt
małą ilością światła słonecznego (niedobory witamin z gr. D) takich jak anemia, problemy ze
wzrokiem, bóle głowy, bezsenność.
Złoto kontra nowotwory
Szerokim frontem są prowadzone badania nad wykorzystaniem nanocząstek złota
(zarówno samych nanocząstek jak i ich koniungatów) w diagnostyce i leczeniu chorób
nowotworowychBłąd: Nie znaleziono źródła odwołania.
Diagnostyka komórek rakowych skupia się przede wszystkim na z koniungowanym
nanozłocie z różnego rodzaju czynnikami specyficznymi wobec komórek nowotworowych
(szczególnie istotne są tu przeciwciała). Ważną zaletą złota jest to, że w odróżnieniu od
markerów fluorescencyjnych czy barwników nie ulega rozpadowi w czasie długotrwałego
naświetlania20. Tego typu nanoklastry mogą w przyszłości być metodą komplementarną dla
PCRu szczególnie w identyfikacji materiału genetycznego bakterii i wirusówBłąd: Nie
znaleziono źródła odwołania. Diagnostyka komórek nowotworowych z wykorzystaniem z
koniugowanych nanocząstek złota może wkrótce znaleźć wielu nabywców ze względu na
znacznie mniejsze koszty w odróżnieniu od tradycyjnie używanej i najbardziej
rozpowszechnionej cytometrii przepływowejBłąd: Nie znaleziono źródła odwołania,
21
.
(markery)
Kolejnym krokiem po diagnostyce jest niszczenie komórek nowotworowych. Ogólnie
metodologia leczenia raka za pomocą nAu wywodzi się z metod detekcji tychże komórek
jednak obecnie są dwie drogi prowadzące do celu – zniszczenia nowotworu. Jedną z dróg jest
przyczepienie do cząstki złota przeciwciała-leku, który zostanie uwolniony w komórce i
zaatakuje tylko w chorym miejscu nie uszkadzając komórek zdrowychBłąd: Nie znaleziono
źródła odwołania. Ze względu na właściwości nanocząstek złota badania nad wspomnianą
wyżej metodą zostały zarzucone, a zainteresowanie uczonych przeniosło się na bezpośrednie
wykorzystanie nAu do wykrywania i niszczenia komórek nowotworowychBłąd: Nie
znaleziono źródła odwołania,
22
. Ostatnie wyniki szczególnie dotyczące zastosowania
koniungatów nanocząstek – przeciwciało wobec nowotworów, do których nie można dotrzeć
w prosty sposób z promieniowaniem elektromagnetycznym pokazują, że nie należy
całkowicie zapominać o tym sposobie wykorzystania złota. Metoda skupia się na dostarczeniu
nanocząstki do chorej komórki i wywołaniu w niej apoptoze poprzez zablokowanie
podziału23. Istotną właściwością nanocząstek złota jest pochłanianie promieniowania
elektromagnetycznego (światła, światła laserowego, promieniowania podczerwonego) z
równoczesnym gwałtownym wzrostem temperatury skutkującym zniszczeniem struktury
komórek znajdujących się w pobliżu24. Szczególnym i ciekawym przypadkiem są nanocząstki
złota puste w środku (hollow nanogold), które wykazują o wiele lepsze właściwości od
tradycyjnych nanocząstek a otrzymamy ładunek energetyczny utrzymuje się bardzo długo.
Wykazują one takze o wiele silniejszą absorpcje promieniowania bliskiej podczerwieni, przez
co są o wiele skuteczniejsze25. Udowodniono iż z całą pewnością nanozłoto hamuje
angiogenezę nowotworową.
Wnioski
Jak widać z powyższych przykładów złoto ma wiele zastosowań od bardzo
specjalistycznych jak leczenie nowotworów czy systemy dostarczania leków po bardzo
prozaiczne i możliwe do użycia przez każdego w domu w celu poprawy, jakości swojego
życia.
Obecnie bardzo ważną intencją naukowców okazuje się nie tylko przygotowanie nowych
komponentów leków ale też zapewnieniaprzez nowe technologie jak najlepszej jakości życia
przez jak najdłuższy czas. Nanotechnologia złota daje szanse nie tylko na wyleczenie wielu
chorób ale również na polepszenie jakości życia począwszy od nastolatków, a na osobach w
zawansowanym wieku skończywszy.
W aspekcie zapewnienia „lepszego i dłuższego życia” bardzo ważne wydaje się poprawa
zdolności umysłowych, szczególnie zdolności poznawczych. Innymi słowy bez względu na
wiek możemy nauczyć się więcej jak również możemy rozwiązać problemy wymagające
logicznego myślenia szybciej i nieszablonowymi metodami.
Kolejny aspektem jest polepszenie koordynacji ruchowej oraz koordynacji ręka-oko-mózg
czyli zdolności manualnych. O ile dla zwykłego człowieka polepszenie refleksu i łatwiejsze
wykonywanie wielu czynności manualnych może być drugorzędne to już w przypadku osób
zajmujących się sportem poprawa tych funkcji o milisekundy może decydować o
zwycięstwie.
Wśród przedstawionych opracowań naukowych z ostatnich lat padają sugestie na temat
możliwego polepszenia transportu w organizmie wielu suplementów zawierających w swoim
składzie grupy aminowe, tiolowe lub obie te grupy, jeśli będą podawane razem ze złotem.
Pożądane związki powinny trafiać szybciej do komórek docelowych jak również w większym
stężeniu powinny trafiać z układu trawiennego do krwi jeśli będą z kompleksowane z
nanozłotem.
Biorąc pod uwagę przytoczone przykłady badań naukowych, konieczne staje przyznanie,
że starożytni Chińczycy, Hindusi, Izraelici jak i zapewne inne nacje starożytności wykazały,
że stosowane przez nich złoto naprawdę pomagało. Również renesansowa „Aqua Regia”, w
opisie przypadłości, na którą ją stosowano, okazuje się jak najbardziej prawdziwym
lekarstwem.
Jak się okazuje oprócz mikro i makro elementów bardzo ważną funkcje spelnia trzecia
grupa pierwiastków ważnych dla życia wszystkich organizmów żywych. Występują one w
mikro gramach na kilogram masy ciała, znane jako ultra elementy. Na dzień dzisiejszy jeszcze
nie są znane ich wszystkie funkcje jakie spełniają w organizmie, jednak podejrzewa, że
spełniają głównie funkcje regulatorowe. Najszerzej poznaną funkcją ultraelementów jest
aktywacja procesów biochemicznych, szczególną rolę odgrywają jako aktywatory enzymów.
Do ultraelementów zalicza się złoto, srebro, platynę i rad jednak lista na pewno nie jest
zamknięta. Na dzień dzisiejszy za najważniejsze uważa się pierwszą trójkę ze szczególnym
wskazaniem na złoto i srebro.
Na koniec należy wspomnieć o coraz szerzej badanych nanocząstkach złota w połączeniu
z nanocząstkami srebra. Gdzie przeprowadzone badania udowadniają skuteczniejszą i lepszą
terapię niż działanie samego nanozłota czy samego nanosrebraBłąd: Nie znaleziono źródła
odwołania.
1
LITERATURA:
Mahdihassan S. Am. J. Chinese. Med.1985, 13, 93
2
Exodus (32:19-20) The Oxford Study Bible. Oxford University Press, New York, 1992
3
Higby G. J. Gold Bulletin 1982, 15,130
4
Faraday M. X. Phil. Trans. R. Soc. Lond. 1857, 147, 145
5
Cai W., Gao T., Hong H., Sun J. Nanotechnolog, Science and Applications 2008, 1, 17
6
Tsai C. Y., Shiau A. L., Chen S. Y., Chen Y. H., Cheng P. C., Chang M. Y., Chen D. H., Chou C. H., Wang C. R., Wu C. L.
Arthritis Rheum. 2007, 56, 544.
7
a)Fava R. A., Olsen N. J. , Spencer-Green G., Yeo K. T., Yeo T. K., Berse B. J Exp Med 1994, 180, 341; b) Lu J., Kasama
T., Kobayashi K., Yoda Y., Shiozawa F., Hanyuda M. J Immunol 2000, 164, 5922; c) Koch A. E., Harlow L. A., Haines G.
K., Amento E. P., Unemori E. N., Wong W. L., J Immunol 1994, 152, 4149
8
Jaeger G. T., Larsen S., Soli N., Moe L. Acta Vet Scand 2007, 23, 49
9
Pissuwan D., Valenzuela S. M., Miller C. M., Killingsworth M. C., Cortie M. B. Small 2009, 5, 1030
10
Wang H., Lei C., Li J., Wu Z., Shen G., Yu R. Biosens Bioelectron 2004, 19, 701
11
Panyala N. R., Pena-Mendez E. M., Havel J. J. Appl. Biomed. 2009, 7, 75
12
Bosman M.-C., Ballad E. T., Ackerson C. J., Feldheim D. L., Margolis D. M. Melander C. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130,
6896
13
Abraham G. E., McReynolds S. A., Dill J. S. Frontier Perspectives 1998, 7, 39
14
Abraham G. E. The Orginal Internist 2008, 15, 132
15
Haes A. J., Hall W. P., Chang L., Klein W. L., Van Duyne R. P. Nano Letters 2004, 4, 1029
16
Araya E., Olmedo I., Bastus N. G., Guerrero S., Puntes V. F., Giralt E., Kogan M. J. Nanoscale Res. Lett. 2008, 3, 435
17
WIPO Patent Application WO/2010/052665, 2010
18
Bonoiu A. C., Mahajan S. D., Ding H., Roy I., Yong K.-T., Kumar R., Hu R., Bergey E. J., Schwartz S. A., Prasad P. N.
Proc. Natl. Acad. Sci. Unit. States Am. 2009, 106, 5546
19
a) Pelikan W. The Secrets of Metals, Anthroposophic Press, Spring Valley, NY, 1984, 87; b) Mees L.F.C. Living Metals
Regency Press, London 1974, 57
20
Xie C., Xu F., Huang X., Dong C., Ren J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 15091
21
Khaled A., Guo S., Li F., G P. Nano Lett. 2005, 5, 1797
22
Giljohann D. A., Seferos D. S., Daniel W. L., Massich M. D., Patel P. C., Mirkin C. A. Angew. Chem. 2010, 49, 3280
23
Kang B., Mackey M. A., El-Sayed M. A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1517
24
Letfullin R., Jonathan C., George T. F., Zharov V. P. Nanomedicine 2006, 1, 473
25
Schwartzberg A. M., Olson T. Y., Halley C. E., Zhang J. Z. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 19935