In de afgelopen decennia, onderzoeksgroepen op het gebied van materiaalkunde hebben tijd en middelen geïnvesteerd om de volgende vraag te beantwoorden:Is het mogelijk om nieuwe technieken te ontwikkelen om zilverdeeltjes te produceren op nanometrische schaal (d.w.z. een miljardste van een meter), waardoor de optische, katalytische en bacteriedodende eigenschappen van zilver? Een groep Braziliaanse onderzoekers meldt nieuwe ontwikkelingen.

In een onderzoek uitgevoerd binnen het Center for Development of Functional Materials (CDMF), de onderzoekers ontwikkelden een nieuwe technologische benadering om zilveren nanodeeltjes te genereren met 32 ​​keer de bacteriedodende capaciteit van degenen die momenteel worden gebruikt in voedselverpakkingen, steunzolen, en ziekenhuis- en medisch materiaal, onder andere. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .

Professor Elson Longo van UFSCar zegt dat de onderzoekers van CDMF drie jaar geleden een innovatieve methode hebben ontwikkeld om nanocomposieten te verkrijgen. Deze nanocomposieten bestonden uit zilveren nanodeeltjes gekoppeld aan een zilverwolframaathalfgeleiderkristal door transmissie-elektronenmicroscopie.

Echter, de hoge kosten van transmissie-elektronenmicroscopen beperkte plannen voor grootschalige productie van deze materialen voor toepassingen in de echte wereld. "De transmissie-elektronenmicroscoop waarmee dit materiaal is verkregen, kost ongeveer 1,3 miljoen euro, " zei Longo. De techniek omvatte elektronenstraalbestraling van zilverwolframaat, wat resulteerde in veelbelovende bactericiden waarbij de zilverwolframaathalfgeleider bacteriële agentia aantrekt die vervolgens worden geneutraliseerd door zilveren nanodeeltjes.

Om de productie van deze nanocomposieten op te schalen met behulp van een meer concurrerende methode, de onderzoekers ontwikkelden een nieuwe techniek bestaande uit gepulseerde laserbestraling van een zilverwolframaathalfgeleider, waarbij elke puls slechts een femtoseconde duurt - een miljoenste van een miljardste van een seconde (10 ^-15 s). Analyse van de bestraalde monsters toonde aan dat interactie tussen de zilverwolframaathalfgeleider en de femtoseconde laser aanleiding gaf tot grote aantallen microstructuren, die ze kenmerkten door transmissie-elektronenmicroscopie en van twee verschillende typen bleken te zijn.

"De nieuwe techniek die we ontwikkelden resulteerde in zowel zilveren nanodeeltjes die achterbleven op de halfgeleider als in zilveren clusters, " zei de coördinator van het door FAPESP gefinancierde onderzoekscentrum.

Om de bacteriedodende activiteit van de materialen te meten, de onderzoekers plaatsten monsters van hen in contact met methicilline-resistente stammen van Staphylococcus aureus (MRSA), een bacterie die resistent is tegen tal van antibiotica en vaak aan de basis ligt van ziekenhuisinfecties. Microscopische analyse toonde een 32-voudige toename in bactericide activiteit voor de met laser bestraalde monsters in vergelijking met zilveren nanodeeltjes geproduceerd door bestraling met elektronenstralen.

"De nieuwe techniek biedt de mogelijkheid om hoogwaardige bacteriedodende verbindingen te verkrijgen die gemakkelijk te produceren zijn, ' zei Longo.

Potentiële toepassingen

De onderzoekers hebben patent aangevraagd op de nieuwe techniek en de twee nieuwe klassen zilvernanodeeltjes die met de techniek zijn verkregen. Het idee is om de technologie in licentie te geven aan Nanox, een spin-off van CDMF gevestigd in São Carlos, staat São Paulo, en ondersteund door FAPESP's Innovative Research in Small Business Program (PIPE). "Nanox verkoopt al zilveren nanodeeltjes wereldwijd en zou veel kunnen profiteren van de nieuwe techniek om het materiaal te verkrijgen, ' zei Longo.

De onderzoekers zijn van plan om het gebruik van het materiaal in tandprothesen te evalueren en zijn begonnen met proeven om de werking van nanocomposieten in kankercellen te onderzoeken. Voorlopige resultaten van de experimenten suggereren dat de nanodeeltjes tumorcellen kunnen elimineren zonder gezonde cellen aan te tasten.