Imagens de microscopia eletrônica dos revestimentos que mostram as nanopartículas de prata incorporadas na matriz como manchas escuras.
(PhysOrg.com) - Pesquisadores suíços demonstraram como podem ajustar as condições do processo para influenciar as propriedades dos novos revestimentos de polímero de plasma contendo nanopartículas de prata. Filmes feitos sob medida podem ser gerados por meio de um processo de plasma de uma etapa. Os cientistas desenvolveram esses novos revestimentos, que matam as bactérias sem ter nenhum efeito negativo no tecido humano, no âmbito de um projecto da UE.
Os íons de prata são muito eficientes em matar bactérias, e, em contraste com os antibióticos, são eficazes contra centenas de diferentes cepas bacterianas, graças a diferentes mecanismos de ataque. Isso torna a prata ideal como um aditivo antibacteriano para, por exemplo., implantes e pensos para feridas. A ideia de que "um pouco é bom, mais é melhor "não pode ser adotado para prata em todos os casos, uma vez que concentrações mais altas de íons também podem danificar células e tecidos humanos. Portanto, os revestimentos de superfície precisam ser feitos com uma variedade de prata terapeuticamente útil.
Uma solução possível é oferecida pelos novos polímeros nanoestruturados com nanopartículas de prata integradas que uma equipe de cientistas da Empa liderada por Enrico Körner e Dirk Hegemann estão desenvolvendo no âmbito de um projeto da UE chamado EMBEK1 ("baseado em polímero, multifuncional, materiais bactericidas "). No contexto deste trabalho de pesquisa, eles investigam como as condições variáveis do plasma durante a deposição influenciam a estrutura do filme e a liberação de íons de prata associada que determina a eficácia antibacteriana. com propriedades desejáveis. Os resultados deste trabalho foram publicados recentemente na revista científica “Plasma Processes and Polymers”.
Um reator de plasma de alta frequência no qual os revestimentos de nanocompósitos são depositados em um material de substrato.
Nanopartículas de prata são firmemente incorporadas na camada de plasma
A equipe da Empa usou um chamado Reator de Plasma RF, em que os revestimentos de hidrocarbonetos podem ser depositados em diferentes substratos. Como matéria-prima, um gás hidrocarboneto, como etileno (C 2 H 4 ) é misturado com um gás reativo, como dióxido de carbono (CO 2 ), a fim de obter uma matriz de polímero de plasma reticulado contendo grupos funcionais necessários para o crescimento celular. A energia elétrica necessária para conduzir este processo é fornecida por eletrodos. A fim de incorporar partículas de prata firmemente na camada de plasma, um dos eletrodos é feito de prata pura, onde uma alta tensão deve ser aplicada para condições de pulverização catódica. No entanto, a deposição do filme ocorre próximo à temperatura ambiente, permitindo o tratamento de materiais sensíveis à temperatura.
Os cientistas da Empa variaram diferentes parâmetros de processo, como a proporção dos dois gases e a entrada de energia. Eles descobriram que aumentar a proporção de CO 2 para C 2 H 4 leva a um aumento da quantidade de prata incorporada no revestimento, bem como a um menor, partículas mais homogeneamente distribuídas. De tamanho nanométrico, partículas de prata bem distribuídas têm uma área de superfície significativamente maior do que, por exemplo, uma camada de prata pura. Aumentar a potência de entrada também resulta em uma maior incorporação de prata e, ao mesmo tempo, aumenta o tamanho das partículas de prata incorporadas. Finalmente, os pesquisadores investigaram as quantidades de íons de prata liberados de vários revestimentos em diferentes períodos de tempo. Os dados obtidos foram avaliados no contexto dos resultados do teste antibacteriano e celular. Uma faixa pode então ser determinada para os revestimentos de nanocompósitos de prata dentro deles mostraram propriedades antibacterianas e ainda foram considerados citocompatíveis (isto é, amigáveis para as células).
Esses resultados podem ser usados para transferir o processo de deposição da escala de laboratório para a planta piloto interna da Empa, o primeiro passo para a produção industrial de revestimentos antibacterianos feitos sob medida. Além disso, a equipe de pesquisa está tentando criar revestimentos com gradientes na concentração de prata, permitindo a liberação controlada de íons de prata durante um determinado período de tempo. Uma camada de cobertura de polímero ajudaria assim as células humanas a crescerem de forma otimizada no revestimento antibacteriano.
