Metalele coloidale sunt suspensii extrem de fine ale unor particule metalice, cu dimensiuni foarte mici, tipic de 1-200 nm, în diferite lichide, cum ar fi apa. La aceste dimensiuni, din punct de vedere fizico-chimic și deci și din punctul de vedere al interacțiunii cu materia vie, ele au proprietăţi care nu se întâlnesc nici în cazul metalelor brute, nici în cazul compușilor acestor metale. Din acest motiv, ele sunt studiate foarte intens la ora actuala, existând deja foarte multe domenii de aplicabilitate, iar altele noi (mai mult sau mai puțin benefice, am spune noi) apar constant, deși suspensiile coloidale sunt cunoscute de foarte mult timp (este drept însă că abia în a doua jumătate a secolului trecut au început să fie mai bine înțelese).
Astfel, dintre aceste proprietăți interesante și utile, putem enumera următoarea serie:
– intreracțiunea cu radiația electromagnetică (inclusiv în spectrul vizibil), care, în cazul aurului sau argintului, le generează și o paletă coloristică fascinantă, le face aplicabile în domenii foarte variate, de la terapii antitumorale, la fabricarea unor celule fotovoltaice cu randament extrem de ridicat;
– efectele catalitice, în reacții chimice sau biochimice importante, datorate suprafeței foarte mari raportate la volumul particulei;
– comportamentul biochimic aparte, manifestat în interacțiuni selective cu moleculele complexe, fiind astfel utilizate ca instrumente de studiu și/sau acțiune în medicină, microbiologie, genetică etc.
Foto: Un exemplu de particule compozite aur+argint, 4-7 nm, un produs experimental AquaNano.
Aceste suspensii sunt obținute prin diferite metode (mecanice, chimice, electrice sau combinații ale acestora), fiecare dintre ele permițând obținerea anumitor proprietăți ale particulelor respective (formă, mărime, puritate, compoziție).
În privința aspectului, suspensiile coloidale metalice se prezintă în general ca lichide transparente (în lumina transmisă, adică atunci când se privește prin ele), care pot avea anumite culori, în cazul aurului, argintului, cuprului sau o tentă gri, în cazul platinei, zincului, magneziului și al majorității celorlalte metale. Culorile și/sau nuanțele respective sunt date pentru fiecare metal în primul rând de forma sau mărimea particulei și în doar secundar de concentrație.
În ceea ce privește mărimea particulei, aceasta se obține prin acordarea proceselor de fabricație după necesități, mărimile uzuale fiind între 2 și 200 nm. În mod obișnuit, datorită faptului că la aceste dimensiuni particulele de metal au tendința spontană de a se aglomera, se folosesc diverși polimeri, ca substanțe de acoperire, care se introduc în timpul producerii și, pentru un anumit interval de timp, previn aglomerarea ulterioară. Există posibilitatea, în cazul unor concentrații reduse, de a se păstra totuși relativ nealterate aceste suspensii un anumit interval de timp (de ordinul lunilor), fără a se adăuga astfel de compuși chimici. Totuși, trebuie menționat că la dimensiuni sub circa 2 nm, particulele cu greu pot fi împiedicate să se aglomereze în lipsa antiaglomeranților, astfel încât specificații de genul „cele mai mici particule, 0,3nm” pot fi declarații false cu scop publicitar. În unele cazuri aceste declarații reflectă un anumit adevăr, deoarece există producători care vând săruri ale metalelor respective dizolvate în apă, caz în care dimensiunea „particulelor” este de circa 0,3 nm, adică sunt atomi. Aceste contrafaceri pot fi însă foarte dăunătoare și pot fi depistate prin fotografierea prin microscopie electronică. Cele mai mici particule de argint, au dimensiunea de 0,5nm, fiind compuse din mai mulţi atomi.
Trebuie știut totuși că există și posibilitatea stabilizării coloizilor cu anumite extracte vegetale, pe lângă polimerii de sinteză (PEG, PVP, etc) utilizaţi în mod uzual, însă această metodă este mai rar întâlnită, deoarece crește destul de mult prețul produselor și nu este universal aplicabilă, rezultatele fiind de cele mai multe ori modeste. Totuși este o metodă utilă, deoarece substratul competiției legate de mărimea particulei este dat de faptul că eficiența unei nanoparticule crește extraordinar de mult, în cazul anumitor procese, odată cu scăderea dimensiunii acesteia.
Utilizarea nanoparticulelor metalice este abia la începuturi. Aplicațiile biomedicale ale acestora se bazează inclusiv pe faptul că ele, spre deosebire de sărurile metalelor, mai ales în cazul aurului, argintului, platinei sau cuprului, sunt mai puțin reactive, fiind astfel mai puțin agresive față de biochimia corpului. Ca atare, surplusul lor este eliminat mai ușor, o anumită cantitate pătrunzând chiar în mediul intercelular sau intracelular, iar alta rămânând în fluxul sanguin, iar nanoparticula își păstrează forma pe termen relativ lung, eliberând lent ionii metalului respectiv și acționând astfel mai blând, dar mai sistematic, fără a genera aceleași efecte secundare negative precum compușii acelorași metale.
Exemple marcante în ceea ce privește acest mod de acțiune se pot observa mai ales în cazul suspensiilor coloidale de aur sau argint (pentru care s-au realizat studii intensive în ultimele decenii). Astfel, anumiți compuși de aur se folosesc în mod curent în tratatea artritei. utilizarea lor este însă limitată de doi factori: efectele secundare serioase pe care le au asupra rinichilor, și apariția toleranței la respectivul compus. În mod surprinzător, folosirea nanoparticulelor de aur a avut efecte similare, fără a fi însoțită de efectele secundare menţionate. Singura a constat în eliminarea pe această cale a radicalilor rezultați din transformarea compușilor de aur în aur metalic în organism, radicali care se pare că sunt semnificativ mai toxici decât metalul în sine.
Un alt exemplu este cel al efectului antiviral pe care îl are argintul sub formă de nanoparticule. Acest efect nu este întâlnit, sau este cu mult mai slab în cazul compușilor de argint, deși o parte dintre ei prezintă efecte antibacteriene semnificative, deoarece ionii de argint nu reușesc să inhibe fixarea pe receptorii specifici ai membranei celulare a virusului, în timp ce nanoparticula de argint, într-o anumită gamă dimensională, prezintă aceste proprietăți.
