(Phys.org) -- I ricercatori della Rice University hanno risolto una controversia di lunga data sul meccanismo con cui le nanoparticelle d'argento, il nanomateriale più utilizzato al mondo, uccidere i batteri.

Il loro lavoro arriva con un avvertimento nietzscheano:usa abbastanza. Se non li uccidi, li rendi più forti.

Gli scienziati sanno da tempo che gli ioni d'argento, che fuoriescono dalle nanoparticelle quando ossidate, sono mortali per i batteri. Le nanoparticelle d'argento sono usate un po' ovunque, anche nei cosmetici, calzini, contenitori per alimenti, detersivi, spray e una vasta gamma di altri prodotti per fermare la diffusione dei germi.

Ma gli scienziati hanno anche sospettato che le stesse nanoparticelle d'argento possano essere tossiche per i batteri, in particolare il più piccolo di loro a circa 3 nanometri. Non così, secondo il team Rice che ha riportato i suoi risultati questo mese sulla rivista dell'American Chemical Society Nano lettere .

Infatti, quando la possibilità di ionizzazione viene tolta all'argento, le nanoparticelle sono praticamente benigne in presenza di microbi, disse Pedro Alvarez, George R. Brown Professor e presidente del dipartimento di ingegneria civile e ambientale della Rice.

"Rimarresti sorpreso di quanto spesso le persone commercializzino le cose senza una piena comprensione meccanicistica della loro funzione, " ha detto Alvarez, che studia il destino delle nanoparticelle nell'ambiente e la loro potenziale tossicità, in particolare agli umani. "Il prefisso 'nano' può essere un'arma a doppio taglio. Può aiutarti a vendere un prodotto, e in altri casi potrebbe suscitare preoccupazioni per potenziali conseguenze indesiderate".

Ha detto che la risposta diretta alla domanda decennale è che le nanoparticelle d'argento insolubili non uccidono le cellule per contatto diretto. Ma gli ioni solubili, quando attivato tramite ossidazione in prossimità di batteri, fare il lavoro bene.

Per capirlo, i ricercatori hanno dovuto spogliare le particelle dei loro poteri. "La nostra aspettativa originale era che più piccola è una particella, maggiore è la tossicità, " disse Zongming Xiu, un ricercatore post-dottorato di Rice e autore principale dell'articolo. Xiu ha deciso di testare le nanoparticelle, sia disponibile in commercio che sintetizzato su misura da 3 a 11 nanometri, per vedere se c'era una correlazione tra dimensione e tossicità.

"Non siamo riusciti a ottenere risultati coerenti, " ha detto. "E 'stato molto frustrante e davvero strano."

Xiu ha deciso di testare la tossicità delle nanoparticelle in un ambiente anaerobico, ovvero, sigillato all'interno di una camera senza esposizione all'ossigeno, per controllare il rilascio degli ioni d'argento. Ha scoperto che le particelle filtrate erano molto meno tossiche per i microbi rispetto agli ioni d'argento.

Lavorando con il laboratorio della chimica del riso Vicki Colvin, il team ha quindi sintetizzato nanoparticelle d'argento all'interno della camera anaerobica per eliminare ogni possibilità di ossidazione. "Abbiamo trovato le particelle, anche fino a una concentrazione di 195 parti per milione, non erano ancora tossici per i batteri, " Xiu ha detto. "Ma per l'argento ionico, una concentrazione di circa 15 parti per miliardo ucciderebbe tutti i batteri presenti. Questo ci ha detto che la particella è 7, 665 volte meno tossici degli ioni d'argento, indicando una tossicità trascurabile."

"Il punto di quell'esperimento, "Alvarez ha detto, "era quello di dimostrare che molte persone stavano ottenendo dati che erano confusi da un rilascio di ioni, che si stava verificando durante l'esposizione di cui forse non erano a conoscenza."

Alvarez ha suggerito che il metodo anaerobico del team può essere utilizzato per testare la tossicità di molti altri tipi di nanoparticelle metalliche e potrebbe aiutare a mettere a punto le qualità antibatteriche delle particelle d'argento. Nei loro test, i ricercatori di Rice hanno anche trovato prove di ormesi; E. coli è stato stimolato dagli ioni d'argento quando hanno incontrato dosi troppo piccole per ucciderli.

"In definitiva, vogliamo controllare la velocità di rilascio (ione) per ottenere le concentrazioni desiderate che fanno semplicemente il lavoro, " Ha detto Alvarez. "Non vuoi sovraccaricare e sovraccaricare l'ambiente con ioni tossici mentre esaurisci l'argento, che è un metallo nobile, una risorsa preziosa e un disinfettante alquanto costoso. Ma non vuoi sottovalutare, o."

Ha detto che la scoperta dovrebbe spostare il dibattito sulla dimensione, forma e rivestimento di nanoparticelle d'argento. "Certo che contano, "Alvarez ha detto, "ma solo indirettamente, per quanto queste variabili influenzino la velocità di dissoluzione degli ioni. Il determinante chiave della tossicità sono gli ioni d'argento. Quindi l'attenzione dovrebbe essere sui processi di trasferimento di massa e sui meccanismi di rilascio controllato".

"Questi risultati suggeriscono che l'applicazione antibatterica delle nanoparticelle d'argento potrebbe essere migliorata e gli impatti ambientali potrebbero essere mitigati modulando il tasso di rilascio di ioni, Per esempio, attraverso rivestimenti polimerici reattivi, " disse Xiu.