Imágenes de microscopio electrónico de los recubrimientos que muestran las nanopartículas de plata incorporadas en la matriz como manchas oscuras.
(PhysOrg.com) - Investigadores suizos han demostrado cómo pueden ajustar las condiciones del proceso para influir en las propiedades de los nuevos recubrimientos de polímeros de plasma que contienen nanopartículas de plata. Se pueden generar películas a medida mediante un proceso de plasma de un solo paso. Los científicos desarrollaron estos nuevos recubrimientos, que matan las bacterias sin tener ningún efecto negativo en el tejido humano, en el marco de un proyecto de la UE.
Los iones de plata son muy eficientes para matar bacterias, ya diferencia de los antibióticos, son eficaces contra cientos de cepas bacterianas diferentes gracias a diferentes mecanismos de ataque. Esto hace que la plata sea ideal como aditivo antibacteriano para, p.ej., implantes y apósitos para heridas. La idea de que "un poco es bueno, más es mejor "no se puede adoptar a la plata en todos los casos, ya que las concentraciones de iones más altas también pueden dañar las células y los tejidos humanos. Por lo tanto, los revestimientos superficiales deben fabricarse con una gama de plata terapéuticamente útil.
Una posible solución la ofrecen los novedosos polímeros nanoestructurados con nanopartículas de plata integradas que un equipo de científicos de Empa dirigido por Enrico Körner y Dirk Hegemann están desarrollando en el marco de un proyecto de la UE llamado EMBEK1 ("basado en polímeros, multifuncional materiales bactericidas "). En el contexto de este trabajo de investigación, investigan cómo las condiciones variables del plasma durante la deposición influyen en la estructura de la película y la liberación de iones de plata asociada que determina la eficacia antibacteriana. Los investigadores han determinado los conceptos básicos para" diseñar "recubrimientos a medida con propiedades deseables. Los resultados de este trabajo han sido publicados recientemente en la revista científica “Plasma Processes and Polymers”.
Un reactor de plasma de alta frecuencia en el que los recubrimientos de nanocompuestos se depositan sobre un material de sustrato.
Las nanopartículas de plata están firmemente incorporadas en la capa de plasma.
El equipo de Empa usó un llamado Reactor de Plasma RF, en el que se pueden depositar recubrimientos de hidrocarburos sobre diferentes sustratos. Como materia prima, un gas de hidrocarburo como el etileno (C 2 H 4 ) se mezcla con un gas reactivo como el dióxido de carbono (CO 2 ) para obtener una matriz de polímero de plasma reticulado que contiene grupos funcionales necesarios para el crecimiento celular. La energía eléctrica necesaria para impulsar este proceso es suministrada por electrodos. Para incorporar partículas de plata firmemente en la capa de plasma, uno de los electrodos está hecho de plata pura donde se debe aplicar un alto voltaje para condiciones de pulverización catódica. Sin embargo, la deposición de la película se produce cerca de la temperatura ambiente, lo que permite el tratamiento de materiales sensibles a la temperatura.
Los científicos de Empa variaron diferentes parámetros del proceso, como la relación de los dos gases y la entrada de energía. Descubrieron que elevar la proporción de CO 2 a C 2 H 4 conduce a un aumento de la cantidad incorporada de plata en el recubrimiento, así como a una menor, partículas distribuidas de forma más homogénea. Tamaño nanómetro, Las partículas de plata bien distribuidas tienen un área de superficie significativamente mayor que, por ejemplo, una capa de plata pura. El aumento de la potencia de entrada también da como resultado una mayor incorporación de plata y al mismo tiempo aumenta el tamaño de las partículas de plata incorporadas. Finalmente, los investigadores investigaron las cantidades de iones de plata liberados de varios recubrimientos durante diferentes períodos de tiempo. Los datos obtenidos se evaluaron en el contexto de los resultados de las pruebas antibacterianas y celulares. Por lo tanto, se pudo determinar un rango para los recubrimientos de nanocompuestos de plata dentro de los que mostraron propiedades antibacterianas y aún se encontró que eran citocompatibles (es decir, amigables con las células).
Estos resultados se pueden utilizar para transferir el proceso de deposición de la escala de laboratorio a la planta piloto interna de Empa, el primer paso hacia la producción industrial de recubrimientos antibacterianos a medida. Además, el equipo de investigación está intentando crear recubrimientos con gradientes en la concentración de plata que permitan la liberación controlada de iones de plata durante un cierto período de tiempo. Por tanto, una capa de recubrimiento de polímero ayudaría a que las células humanas crezcan de manera óptima sobre el recubrimiento antibacteriano.
