(Phys.org) - Os pesquisadores da Rice University resolveram uma controvérsia de longa data sobre o mecanismo pelo qual as nanopartículas de prata, o nanomaterial mais utilizado no mundo, matar bactérias.

O trabalho deles vem com um aviso no estilo de Nietzsche:use o suficiente. Se você não os matar, você os torna mais fortes.

Os cientistas sabem há muito tempo que os íons de prata, que fluem das nanopartículas quando oxidadas, são mortais para as bactérias. Nanopartículas de prata são usadas em quase todos os lugares, inclusive em cosméticos, meias, recipientes para alimentos, detergentes, sprays e uma vasta gama de outros produtos para impedir a propagação de germes.

Mas os cientistas também suspeitaram que as próprias nanopartículas de prata podem ser tóxicas para as bactérias, particularmente o menor deles em cerca de 3 nanômetros. Não tão, de acordo com a equipe do Rice que relatou seus resultados este mês no jornal American Chemical Society Nano Letras .

Na verdade, quando a possibilidade de ionização é retirada da prata, as nanopartículas são praticamente benignas na presença de micróbios, disse Pedro Alvarez, George R. Brown Professor e chefe do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental de Rice.

"Você ficaria surpreso com a frequência com que as pessoas comercializam produtos sem uma compreensão mecanicista completa de sua função, "disse Alvarez, que estuda o destino das nanopartículas no meio ambiente e seu potencial de toxicidade, particularmente para humanos. "O prefixo 'nano' pode ser uma faca de dois gumes. Pode ajudá-lo a vender um produto, e em outros casos, pode suscitar preocupações sobre possíveis consequências não intencionais. "

Ele disse que a resposta direta para a questão de uma década é que as nanopartículas de prata insolúveis não matam as células por contato direto. Mas os íons solúveis, quando ativado por oxidação na vizinhança de bactérias, faça o trabalho bem.

Para descobrir isso, os pesquisadores tiveram que retirar as partículas de seus poderes. "Nossa expectativa original era que quanto menor fosse uma partícula, quanto maior a toxicidade, "disse Zongming Xiu, um pesquisador de pós-doutorado de Rice e autor principal do artigo. Xiu começou a testar nanopartículas, disponíveis comercialmente e sintetizados de 3 a 11 nanômetros, para ver se havia uma correlação entre tamanho e toxicidade.

"Não conseguimos resultados consistentes, "disse ele." Foi muito frustrante e muito estranho. "

Xiu decidiu testar a toxicidade das nanopartículas em um ambiente anaeróbio - isto é, selado dentro de uma câmara sem exposição ao oxigênio - para controlar a liberação dos íons de prata. Ele descobriu que as partículas filtradas eram muito menos tóxicas para os micróbios do que os íons de prata.

Trabalhando com o laboratório da química do arroz Vicki Colvin, a equipe então sintetizou nanopartículas de prata dentro da câmara anaeróbica para eliminar qualquer chance de oxidação. "Encontramos as partículas, mesmo até uma concentração de 195 partes por milhão, ainda não eram tóxicos para as bactérias, "Xiu disse." Mas para a prata iônica, uma concentração de cerca de 15 partes por bilhão mataria todas as bactérias presentes. Isso nos disse que a partícula é 7, 665 vezes menos tóxico do que os íons de prata, indicando uma toxicidade insignificante. "

"O objetivo dessa experiência, "Alvarez disse, "era para mostrar que muitas pessoas estavam obtendo dados que eram confundidos por uma liberação de íons, que estava ocorrendo durante a exposição que eles talvez não tivessem conhecimento. "

Alvarez sugeriu que o método anaeróbio da equipe pode ser usado para testar muitos outros tipos de nanopartículas metálicas quanto à toxicidade e pode ajudar a ajustar as qualidades antibacterianas das partículas de prata. Em seus testes, os pesquisadores do Rice também encontraram evidências de hormese; A E. coli foi estimulada por íons de prata quando encontraram doses muito pequenas para matá-los.

"Em última análise, queremos controlar a taxa de liberação de (íons) para obter as concentrações desejadas que apenas fazem o trabalho, "Alvarez disse." Você não quer ultrapassar e sobrecarregar o ambiente com íons tóxicos enquanto esgota a prata, que é um metal nobre, um recurso valioso - e um desinfetante um tanto caro. Mas você não quer perder, qualquer."

Ele disse que a descoberta deve mudar o debate sobre o tamanho, forma e revestimento de nanopartículas de prata. "Claro que importam, "Alvarez disse, "mas apenas indiretamente, na medida em que essas variáveis ​​afetam a taxa de dissolução dos íons. O principal determinante da toxicidade são os íons de prata. Portanto, o foco deve ser em processos de transferência de massa e mecanismos de liberação controlada. "

"Essas descobertas sugerem que a aplicação antibacteriana de nanopartículas de prata pode ser aumentada e os impactos ambientais podem ser mitigados pela modulação da taxa de liberação de íons, por exemplo, por meio de revestimentos de polímero responsivos, "Xiu disse.