Ny teknik opnår en 32-fold stigning i nanometriske bakteriedræbende aktivitet

I de seneste årtier har forskningsgrupper inden for materialevidenskab har investeret tid og ressourcer for at besvare følgende spørgsmål:Er det muligt at udvikle nye teknikker til at producere sølvpartikler på en nanometrisk skala (dvs. en milliardtedel af en meter), dermed forbedre det optiske, katalytiske og bakteriedræbende egenskaber af sølv? En gruppe brasilianske efterforskere rapporterer om ny udvikling.

I en forskning udført inden for Center for Udvikling af Funktionelle Materialer (CDMF), forskerne udviklede en ny teknologisk tilgang til at generere sølvnanopartikler med 32 gange så meget bakteriedræbende kapacitet som dem, der i øjeblikket bruges i fødevareemballage, ortotik, og hospitals- og medicinske materialer, blandt andre. Resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i Videnskabelige rapporter .

Professor Elson Longo fra UFSCar siger, at CDMF's forskere udviklede en innovativ metode til at opnå nanokompositter for tre år siden. Disse nanokompositter omfattede sølvnanopartikler koblet til en sølvwolframat-halvlederkrystal ved transmissionselektronmikroskopi.

Imidlertid, de høje omkostninger ved transmissionselektronmikroskoper begrænsede planer for storstilet produktion af disse materialer til anvendelse i den virkelige verden. "Transmissionselektronmikroskopet, der blev brugt til at opnå dette materiale, koster cirka 1,3 millioner euro, " sagde Longo. Teknikken involverede elektronstrålebestråling af sølvwolframat, hvilket resulterede i lovende baktericider, hvorved sølvwolframat-halvlederen tiltrækker bakterielle midler, som derefter neutraliseres af sølvnanopartikler.

For at opskalere produktionen af ​​disse nanokompositter ved hjælp af en mere konkurrencedygtig metode, forskerne udviklede en ny teknik bestående af pulserende laserbestråling af en sølv wolframat-halvleder, med hver puls, der kun varer et femtosekund - en milliontedel af en milliardtedel af et sekund (10 ^-15 s). Analyse af de bestrålede prøver viste, at interaktion mellem sølvwolframat-halvlederen og femtosekundlaseren gav anledning til et stort antal mikrostrukturer, som de karakteriserede ved transmissionselektronmikroskopi og viste sig at være af to forskellige typer.

"Den nye teknik, vi udviklede, resulterede både i sølv nanopartikler tilbage på halvlederen og i sølvklynger, " sagde koordinatoren for det FAPESP-finansierede forskningscenter.

For at måle materialernes bakteriedræbende aktivitet, forskerne placerede prøver af dem i kontakt med methicillin-resistente stammer af Staphylococcus aureus (MRSA), en bakterie, der er resistent over for adskillige antibiotika og ofte er roden til hospitalserhvervede infektioner. Mikroskopisk analyse viste en 32-fold stigning i bakteriedræbende aktivitet for de laserbestrålede prøver sammenlignet med sølvnanopartikler produceret ved elektronstrålebestråling.

"Den nye teknik giver mulighed for at opnå højtydende bakteriedræbende forbindelser, der er nemme at fremstille, " sagde Longo.

Potentielle anvendelser

Forskerne har ansøgt om patent på den nye teknik og de to nye klasser af sølvnanopartikler opnået ved teknikken. Ideen er at licensere teknologien til Nanox, et spinoff fra CDMF baseret i São Carlos, São Paulo stat, og støttet af FAPESPs Innovative Research in Small Business Program (PIPE). "Nanox sælger allerede sølv nanopartikler over hele verden og kan drage stor fordel af den nye teknik til at opnå materialet, " sagde Longo.

Forskerne planlægger at evaluere brugen af ​​materialet i tandproteser og har påbegyndt forsøg for at undersøge virkningen af ​​nanokompositter i kræftceller. Foreløbige resultater af eksperimenterne tyder på, at nanopartiklerne kan fjerne tumorceller uden at påvirke raske celler.