I chimici della Ruhr-Universität Bochum hanno sviluppato un nuovo metodo per osservare le reazioni chimiche delle singole nanoparticelle d'argento, che misurano solo un millesimo dello spessore di un capello umano, in tempo reale. Le particelle sono usate in medicina, articoli alimentari e sportivi perché hanno un effetto antibatterico e antinfiammatorio. Però, come reagiscono e si degradano nei sistemi ecologici e biologici è finora a malapena compreso. Il team del gruppo di ricerca per l'elettrochimica e i materiali su scala nanometrica ha mostrato che le nanoparticelle si trasformano in particelle di cloruro d'argento scarsamente solubili in determinate condizioni. Il gruppo guidato dalla Prof.ssa Dr. Kristina Tschulik riporta i risultati nel Giornale della Società Chimica Americana dall'11 luglio 2018.

Misurazione in un ambiente naturale

Anche in condizioni di laboratorio ben definite, la ricerca attuale ha prodotto diversi, a volte contraddittorio, risultati sulla reazione delle nanoparticelle d'argento. "In ogni lotto di nanoparticelle, le proprietà individuali delle particelle, come dimensioni e forma, variare, "dice Kristina Tschulik, un membro del Cluster of Excellence Ruhr Esplora Solvation. "Con le procedure precedenti, una miriade di particelle è stata generalmente studiata contemporaneamente, il che significa che gli effetti di queste variazioni non potevano essere registrati. Oppure le misurazioni sono avvenute in un vuoto spinto, non in condizioni naturali in una soluzione acquosa."

Il team guidato da Kristina Tschulik ha quindi sviluppato un metodo che consente di studiare le singole particelle d'argento in un ambiente naturale. "Il nostro obiettivo è essere in grado di registrare la reattività delle singole particelle, " spiega il ricercatore. Ciò richiede una combinazione di metodi elettrochimici e spettroscopici. Con la microscopia ottica e iperspettrale in campo oscuro, , il gruppo è stato in grado di osservare le singole nanoparticelle come pixel visibili e colorati. Utilizzando la modifica del colore dei pixel, o più precisamente le loro informazioni spettrali, i ricercatori sono stati in grado di seguire ciò che stava accadendo in un esperimento elettrochimico in tempo reale.

La degradazione delle particelle è rallentata

Nell'esperimento, il team ha replicato l'ossidazione dell'argento in presenza di ioni cloruro, che spesso avviene nei sistemi ecologici e biologici. "Fino ad ora, si presumeva generalmente che le particelle d'argento si dissolvessero sotto forma di ioni d'argento, " descrive Kristina Tschulik. Tuttavia, Nell'esperimento si è formato cloruro d'argento scarsamente solubile, anche se nella soluzione erano presenti solo pochi ioni cloruro.

"Questo estende la durata della vita delle nanoparticelle in misura estrema e la loro rottura è rallentata in modo inaspettatamente drastico, " riassume Tschulik. "Questo è ugualmente importante per i corpi idrici e per gli esseri viventi perché questo meccanismo potrebbe causare l'accumulo locale del metallo pesante argento, che può essere tossico per molti organismi."

Ulteriore sviluppo pianificato

Il gruppo con sede a Bochum ora vuole migliorare ulteriormente la sua tecnologia per l'analisi delle singole nanoparticelle al fine di comprendere meglio i meccanismi di invecchiamento di tali particelle. I ricercatori vogliono quindi ottenere maggiori informazioni sulla biocompatibilità delle particelle d'argento e sulla durata della vita e l'invecchiamento delle nanoparticelle cataliticamente attive in futuro.