一、生物醫(yī)學(xué)中的黃金

黃金在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用已有數(shù)千年的歷史。黃金的延展性、延展性和無毒性使得黃金被廣泛應(yīng)用牙科領(lǐng)域，用于牙齒修復(fù)。在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中，金具有高生物相容性和最小的組織反應(yīng)優(yōu)勢，金合金制成的植入體已被用于牙科以外的多個(gè)醫(yī)療領(lǐng)域，包括眼瞼閉合、中耳重建和語音假體。此外，金還用于生物醫(yī)學(xué)研究。在免疫金電子顯微鏡中，膠體金顆粒與抗體結(jié)合，可檢測特定的抗原，從而觀察抗原的位置。除了植入物和研究工具，金還具有藥理作用。

1、金諾芬是現(xiàn)代最著名的一種含有黃金的制劑

20世紀(jì)20年代初，細(xì)菌學(xué)家Robert Koch通過體外試驗(yàn)證明了金的氰化物具有抑制分枝桿菌的作用。隨后，科學(xué)家們又將金的氰化物改造設(shè)計(jì)成硫醇鹽結(jié)構(gòu)的Au(I)，希望能得到毒副作用小的金配合物。20世紀(jì)30年代，F(xiàn)orester首次報(bào)道了硫金代葡萄糖和金硫蘋果酸對(duì)類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎可喜的治療效果，但其存在嚴(yán)重的腎毒性。后經(jīng)過科學(xué)家們的不斷改進(jìn)，如改變給藥方式、改造藥物結(jié)構(gòu)和降低給藥劑量等，最終，金諾芬(Auranofin)于1985年正式被批準(zhǔn)用于臨床風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的治療。就藥代動(dòng)力學(xué)而言，金諾芬口服后，所含金的25%被吸收，其中約40%與紅細(xì)胞結(jié)合，60%與血清蛋白結(jié)合，表明了血藥濃度與療效或不良反應(yīng)發(fā)生率的相關(guān)性低。隨后，在體內(nèi)外研究中人們又發(fā)現(xiàn)金配合物具有抑制細(xì)胞生長和抗HIV的作用，例如金諾芬可延長患有白血病P388細(xì)胞的小鼠的存活時(shí)間等，自此，金類配合物的研究成為備受科學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)。

圖1 金諾芬Auranofin化學(xué)結(jié)構(gòu)

近80年來，金離子一直被用于類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的治療中，幾種金化合物被開發(fā)用于腸胃外或口服給藥。其中，金鈉硫代評(píng)估酸已被廣泛研究。金化合物可以單獨(dú)使用，也可以與其他藥物聯(lián)合使用。在最近的意向隨機(jī)雙盲、雙觀察員、安慰劑對(duì)照的多中心實(shí)驗(yàn)（METGO研究）中，類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者對(duì)甲氨蝶呤的反應(yīng)低于最佳，每周肌肉注射引起了顯著的臨床改善。其機(jī)制上不完全清楚，但在患病關(guān)節(jié)的驗(yàn)證衰減被認(rèn)為發(fā)揮了重要作用。體外研究表明，金離子抑制T淋巴細(xì)胞活化和抗原呈遞以及抑制促炎細(xì)胞因子的過度產(chǎn)生。目前有臨床試驗(yàn)測試表明金諾芬在治療卵巢癌和痢疾等疾病上也有一定效果，醫(yī)學(xué)界也一直在開展與其相關(guān)的各種試驗(yàn)。

圖2 金納米粒子

金納米粒子在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最令人期待的應(yīng)用是在癌癥光熱療法領(lǐng)域。癌癥嚴(yán)重威脅著人類的健康，而現(xiàn)有的臨床治療方法如化療、放療等都具有強(qiáng)烈的副作用。而納米金獨(dú)特的光熱效應(yīng)則為癌癥的治療提供了新的思路——光熱治療。光熱治療是利用光熱材料將光能高效地轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而升高腫瘤組織的溫度，以達(dá)到殺死腫瘤細(xì)胞的目的，具有空間定位精準(zhǔn)、對(duì)患處周圍細(xì)胞組織損傷較小的優(yōu)點(diǎn)。通過局部的紅外照射，納米金粒子進(jìn)行高效的光熱轉(zhuǎn)換，同時(shí)還具有良好的生物相容性，因此在癌癥的光熱治療方面被寄予眾望。在2003年，Hirsch等人首先使用金納米殼在體內(nèi)和體外證明了NIR PTT。用聚乙二醇化金納米殼孵育的乳腺癌細(xì)胞在NIR區(qū)域的吸收可調(diào)整。他們通過尾靜脈將PEG化的納米殼注射到小鼠的血液中。顆粒通過增強(qiáng)的滲透性和保留（EPR）效應(yīng)積累到腫瘤中，由于快速生長，腫瘤脈管系統(tǒng)通常比正常脈管系統(tǒng)更易泄漏，因此納米級(jí)材料可以被動(dòng)地滲入到腫瘤間隙。然后用激光下處理4分鐘，磁共振溫度成像顯示溫度升高超過30°C導(dǎo)致組織損傷。所有使用納米顆粒和激光治療的腫瘤在第10天出現(xiàn)完全壞死，90天后不再再生。

圖3 （A-B）激光治療；（C）光熱治療前后不同組的腫瘤大小比較

金納米粒子還是很好的藥物載體。許多藥物由于其水溶性差、PH敏感等問題而不能直接使用，需要載體將其運(yùn)輸至作用部位。用金納米顆粒對(duì)藥物成分進(jìn)行包裹，用于調(diào)控其在體內(nèi)釋藥速度和生物透過性，可以大大提高藥物的利用率。此外，這個(gè)載藥體系還可通過負(fù)載各種功能分子使其載體賦予PH響應(yīng)性、靶向性等特點(diǎn)，在未來，有望在遞藥方面得到廣泛的運(yùn)用。

4、黃金在醫(yī)藥領(lǐng)域的其他應(yīng)用

α-芳基酮是很多藥物、活性天然產(chǎn)物、功能材料的結(jié)構(gòu)核心，合成α-芳基酮衍生物也成了合成化學(xué)家的重要任務(wù)之一。研究較多的方向是過渡金屬催化的羰基α-芳基化，不過這類反應(yīng)大部分都需要嚴(yán)苛的反應(yīng)條件（高溫或者強(qiáng)堿）。除此之外的其他一些方法，也都存在著這樣那樣的問題。海德堡大學(xué)的A. Stephen K. Hashmi教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在《德國應(yīng)用化學(xué)》刊文，報(bào)道了黃金在可見光下可以催化分子間的炔類雙官能化，生成α-芳基酮化合物。

圖5 金催化作用α-芳基酮化合物的結(jié)構(gòu)過程

均相金催化在近十年中取得了很大的發(fā)展，但基于Au (I)/Au (III)氧化還原的反應(yīng)還很少。在先前研究的基礎(chǔ)上，Hashmi團(tuán)隊(duì)希望能把金催化用于α-芳基酮的合成。他們設(shè)想在氧化還原過程產(chǎn)生高度親電的芳基三價(jià)金中間產(chǎn)物，就能有效激活炔鍵進(jìn)行親核加成，產(chǎn)生的芳基/烯基三價(jià)金中間產(chǎn)物混合物在經(jīng)過還原消除和水解之后，就能得到α-芳基酮。隨后的實(shí)驗(yàn)中，在藍(lán)色LED發(fā)出的可見光下，Hashmi團(tuán)隊(duì)在甲醇溶液中實(shí)現(xiàn)了金催化的芳基重氮鹽對(duì)炔類的1,2-雙官能化，獲得了不錯(cuò)的收率，反應(yīng)在室溫下進(jìn)行，底物的官能團(tuán)耐受性也相當(dāng)好。這一方法反應(yīng)條件溫和，收率高，無需外加氧化劑和光敏劑，底物適應(yīng)性廣泛，這無疑擴(kuò)展了Au (I)/Au (III)氧化還原催化在有機(jī)合成中的應(yīng)用。