Goldnanopartikeln

Goldnanopartikel sind nanoskalige Teilchen aus elementarem Gold mit Durchmessern typischerweise zwischen etwa 1 und 100 Nanometern. Im Gegensatz zu bulk-Gold besitzen sie einzigartige optische und chemische Eigenschaften, die vor allem auf die Oberflächenplasmonen-Resonanz zurückzuführen sind. Größe, Form und Oberflächenbeschichtung bestimmen ihre Reaktivität, Stabilität und Einsatzmöglichkeiten.

Eine zentrale Eigenschaft ist die plasmonische Resonanz: Kollektive Elektronenschwingungen an der Partikeloberfläche absorbieren und streuen Licht in charakteristischen Wellenlängen. Bei kugelförmigen Goldnanopartikeln liegt der maximale Absorptionsquerschnitt typischerweise um 520 nm, was ihrer charakteristischen rot-violetten Färbung entspricht. Größere oder säulenförmige Partikel verschieben Resonanz in den nahen Infrarotbereich. Diese Eigenschaften machen Goldnanopartikel attraktiv für optische Markierungen, Biosensorik und photothermale Anwendungen.

Synthetisch werden Goldnanopartikel vor allem durch kolloidale Verfahren hergestellt. Die Turkevich-Methode reduziert Gold(III)-Verbindungen (z. B. HAuCl4) mit Citrat, wobei kugelförmige Partikel von etwa 10–20 nm entstehen. Die Brust–Schiffrin-Methode nutzt Thioluberschichten zur Stabilisierung und ermöglicht feine Kontrollen der Oberflächenladung. Seed-mediated Wachstum erlaubt die Herstellung größerer Partikel und anisotroper Formen.

Die Oberfläche lässt sich durch verschiedene Moleküle funktionalisieren: Citrat- oder CTAB-Arbeitsstoffe, Thiol-Verbindungen, Polyethylene Glycol (PEG) oder Biokonjugate wie Antikörper, Aptamere oder DNA. Dadurch entstehen Anwendungen in der Bildgebung, Diagnostik, Drug Delivery, Biosensorik, sowie in der Katalyse und Phototherapie.

Sicherheit und Umweltaspekte hängen stark von Größe, Beschichtung, Dosis und Exposition ab. Goldnanopartikel können im Körper in Leber und Milz angereichert werden; passende Oberflächenbeschichtungen (z. B. PEG) verringern Proteinadsorption und unterstützen die Biokompatibilität. Eine praxisnahe Risikobewertung ist erforderlich, bevor klinische Anwendungen breit umgesetzt werden.