Negli ultimi decenni, gruppi di ricerca nel campo della scienza dei materiali hanno investito tempo e risorse per rispondere alla seguente domanda:è possibile sviluppare nuove tecniche per produrre particelle d'argento su scala nanometrica (cioè, un miliardesimo di metro), migliorando così l'ottica, proprietà catalitiche e battericide dell'argento? Un gruppo di investigatori brasiliani segnala nuovi sviluppi.
In una ricerca condotta all'interno del Centro per lo sviluppo dei materiali funzionali (CDMF), i ricercatori hanno sviluppato un nuovo approccio tecnologico per generare nanoparticelle d'argento con 32 volte la capacità battericida di quelle attualmente utilizzate negli imballaggi alimentari, plantari, e materiale ospedaliero e medico, tra gli altri. I risultati dello studio sono stati pubblicati in Rapporti scientifici .
Il professor Elson Longo di UFSCar afferma che i ricercatori di CDMF hanno sviluppato un metodo innovativo per ottenere nanocompositi tre anni fa. Questi nanocompositi comprendevano nanoparticelle d'argento accoppiate a un cristallo semiconduttore di tungstato d'argento mediante microscopia elettronica a trasmissione.
Però, l'alto costo dei microscopi elettronici a trasmissione ha limitato i piani di produzione su larga scala di questi materiali per applicazioni del mondo reale. "Il microscopio elettronico a trasmissione utilizzato per ottenere questo materiale costa circa 1,3 milioni di euro, " disse Longo. La tecnica prevedeva l'irradiazione con fascio di elettroni del tungstato d'argento, che ha portato a promettenti battericidi in base ai quali il semiconduttore di tungstato d'argento attrae agenti batterici che vengono poi neutralizzati da nanoparticelle d'argento.
Per aumentare la produzione di questi nanocompositi utilizzando un metodo più competitivo, i ricercatori hanno sviluppato una nuova tecnica che consiste nell'irradiazione laser pulsata di un semiconduttore in tungstato d'argento, con ogni impulso della durata di solo un femtosecondo, un milionesimo di miliardesimo di secondo (10 -15 S). L'analisi dei campioni irradiati ha mostrato che l'interazione tra il semiconduttore al tungstato d'argento e il laser a femtosecondi ha dato origine a un gran numero di microstrutture, che hanno caratterizzato mediante microscopia elettronica a trasmissione e sono risultati essere di due tipi diversi.
"La nuova tecnica che abbiamo sviluppato ha prodotto sia nanoparticelle d'argento lasciate sul semiconduttore che cluster d'argento, " ha affermato il coordinatore del centro di ricerca finanziato dalla FAPESP.
Per misurare l'attività battericida dei materiali, i ricercatori ne hanno messo campioni a contatto con ceppi di Staphylococcus aureus resistenti alla meticillina (MRSA), un batterio resistente a numerosi antibiotici e frequentemente alla base di infezioni nosocomiali. L'analisi microscopica ha mostrato un aumento di 32 volte dell'attività battericida per i campioni irradiati con laser rispetto alle nanoparticelle d'argento prodotte dall'irradiazione con fascio di elettroni.
"La nuova tecnica offre la possibilità di ottenere composti battericidi ad alte prestazioni e facili da produrre, " disse Longo.
Potenziali applicazioni
I ricercatori hanno richiesto un brevetto sulla nuova tecnica e sulle due nuove classi di nanoparticelle d'argento ottenute dalla tecnica. L'idea è di concedere in licenza la tecnologia a Nanox, uno spin-off di CDMF con sede a São Carlos, Stato di San Paolo, e supportato dall'Innovative Research in Small Business Program (PIPE) di FAPESP. "Nanox vende già nanoparticelle d'argento in tutto il mondo e potrebbe trarre grandi vantaggi dalla nuova tecnica per ottenere il materiale, " disse Longo.
I ricercatori hanno in programma di valutare l'uso del materiale nelle protesi dentarie e hanno avviato sperimentazioni per studiare l'azione dei nanocompositi nelle cellule tumorali. I risultati preliminari degli esperimenti suggeriscono che le nanoparticelle possono eliminare le cellule tumorali senza intaccare le cellule sane.
