Forschung & Innovation

Gold – Element zur Lösung globaler Probleme

Eigenschaften und Anwendungen von Nano-Gold

25.11.2011 -

Von jeher ist Gold der Inbegriff von Wohlstand und Reichtum. In unserer heutigen hochtechnologisierten Gesellschaft ist Gold aber auch ein begehrtes Material für elektronische, medizinische und optische Anwendungen. Nun schickt sich das Edelmetall auch an, in Form nanoskaliger Partikel zur Lösung globaler Probleme, die uns heute und in naher Zukunft beschäftigen, beizutragen.
Nanoskalige Goldpartikel besitzen eine Vielzahl an einzigartigen Eigenschaften. Mit den winzigen Teilchen lassen sich Materialen herstellen, die ein weites Spektrum an faszinierenden Anwendungsmöglichkeiten abdecken, von der Gesundheitsvorsorge bis zur Energieversorgung. Durch ihre Nanoskaligkeit sind sie dabei zudem meist sehr kosteneffizient, ganz anders, als man es vom teuren Edelmetall erwarten würde.

Nano-Gold: Eigenschaften und Anwendungen
Gold-Nanopartikel finden bereits seit Jahrhunderten Anwendung - auch wenn der Begriff „Nanopartikel" noch sehr jung ist. Römische Kunsthandwerker nutzten den Effekt aus, der entstand, wenn sie Goldchlorid in geschmolzenes Glas einmischten: Feinste Goldpartikel, die sich im Glas bilden, färbten die Gläser purpurrot. Heute weiß man, dass diese Partikel nanoskalig sind.
Die früheste medizinische Anwendung von goldhaltigen Präparaten geht sogar bis 2500 v. Chr. zurück. Damals nutzten die Chinesen laut GoldBulletin das Edelmetall, um Furunkel, Pocken und Hautgeschwüre zu bekämpfen und Quecksilberablagerungen von der Haut zu entfernen. Das volle Potential im Bereich der biomedizinischen Anwendungen offenbarte jedoch erst die Nanotechnologie.

Moderne medizinische Anwendungen
Dass Gold auch in der nanopartikulären Form biokompatibel ist, d. h. für Lebewesen verträglich, macht es ideal für die Anti-Krebs-Therapie. So werden modifizierte Gold-Nanopartikel oder mit Gold beschichtete Nanokapseln mit Markern bestückt, die ganz spezifisch an Krebszellen „andocken" können, um sie anschließend abzutöten. Derzeit befinden sich Medikamente für eine gezielte Krebsbekämpfung mit nanoskaligem Gold in der klinischen Erprobung. Auch einfach durchzuführende, kosteneffiziente und sichere Diagnostiktests zur schnellen Entdeckung von Prostatakrebs oder anderen Tumorkrankheiten mithilfe von Gold-Nanopartikeln werden untersucht.
Doch nicht nur bei Krebserkrankungen setzt man auf Gold-Nano­partikel. Sie werden auch in Schnelltests wie z. B. Schwangerschaftstests oder Tests auf Salmonellen-, E. coli- und Campylobacter-Bakterien eingesetzt. Mittels Antikörper-beschichteter Gold-Nanopartikel kann man außerdem HIV-Erkrankungen und deren Fortschritt im Körper durch geeignete Schnellerkennungstests messen.

Industrielle Anwendungen
Doch die Anwendungen von Nano-Gold sind nicht auf den medizinischen Bereich begrenzt. Mithilfe von Gold-Nanopartikeln als Katalysatoren können z. B. bestimmte enantiomerenrein benötigte pharmazeutische Wirkstoffe hergestellt werden, die mit anderen Methoden kaum zugänglich sind. Zusätzlich können mithilfe von Nano-Gold wichtige chemische Zwischenprodukte, z. B. zur Kunststofferzeugung, die bisher aus Erdöl oder Kohle gewonnen werden, nun auch aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt werden. Darüber hin­aus lassen sich die winzigen Gold­partikel als Absorber für die Luft- und Wasserreinigung einsetzen: So kann z. B. Quecksilber aus Rauchgasen effizient gebunden werden.
Laufende Forschungsarbeiten befassen sich damit, mit (Nano-)Gold kostengünstige und effiziente Brennstoffzellen herzustellen, eine der wichtigsten Clean-Energy-Technologien der nahen Zukunft.
Und auch die Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) kann auf Gold kaum verzichten: Hier dient Gold zur Entwicklung von leitfähigen Nanopartikeltinten. So werden z. B. Leiterbahnen mit hervorragender Haltbarkeit und Beständigkeit auf Kunststoffe für Elektronikanwendungen gedruckt.
Die Kombination von nanoskaligem Gold und Kohlenstoffnanoröhrchen (CNT) in einer transparenten Schicht könnten in Touch-Displays die derzeit übliche leitfähige Beschichtung aus dem nur knapp verfügbaren Indium-Zinn-Oxid (ITO) ersetzen. Auch Flash-Speicher wie z. B. USB-Sticks oder SSD-Festplatten lassen sich mithilfe von Gold-Nanopartikeln verbessern. Weitere Anwendungsmöglichkeiten befinden sich im Bereich der Solarzellen.

Der vollständige Originalbeitrag ist in den Hessen-Nanotech NEWS 3/2011 in der Rubrik „Materialien im Fokus" in Kooperation mit dem Projekt „DaNa - Erfassung, Bewertung und breitenwirksame Darstellung von gesellschaftlich relevanten Daten und Erkenntnissen zu Nanomaterialien" erschienen (www.nanopartikel.info). Darin geht der Autor auch auf den Stand der Sicherheitsforschung bei nanoskaligem Gold ein.

 

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