(Phys.org) - Los investigadores de la Universidad de Rice han resuelto una controversia de larga data sobre el mecanismo por el cual las nanopartículas de plata, el nanomaterial más utilizado en el mundo, matar las bacterias.

Su trabajo viene con una advertencia al estilo de Nietzsche:usa lo suficiente. Si no los matas, los haces más fuertes.

Los científicos saben desde hace mucho tiempo que los iones de plata, que fluyen de nanopartículas cuando se oxidan, son mortales para las bacterias. Las nanopartículas de plata se utilizan en casi todas partes, incluso en cosmética, calcetines, Contenedores de comida, detergentes, aerosoles y una amplia gama de otros productos para detener la propagación de gérmenes.

Pero los científicos también han sospechado que las propias nanopartículas de plata pueden ser tóxicas para las bacterias, particularmente el más pequeño de ellos en aproximadamente 3 nanómetros. No tan, según el equipo de Rice que informó sus resultados este mes en la revista American Chemical Society Nano letras .

De hecho, cuando se quita la posibilidad de ionización de la plata, las nanopartículas son prácticamente benignas en presencia de microbios, dijo Pedro Alvarez, George R. Brown Profesor y presidente del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de Rice.

"Te sorprendería la frecuencia con la que la gente comercializa cosas sin una comprensión mecanicista completa de su función, "dijo Álvarez, que estudia el destino de las nanopartículas en el medio ambiente y su potencial toxicidad, particularmente a los humanos. "El prefijo 'nano' puede ser un arma de doble filo. Puede ayudarlo a vender un producto, y en otros casos podría generar preocupaciones sobre posibles consecuencias no deseadas ".

Dijo que la respuesta sencilla a la pregunta de hace una década es que las nanopartículas de plata insolubles no matan las células por contacto directo. Pero los iones solubles, cuando se activa por oxidación en la vecindad de bacterias, haz bien el trabajo.

Para darme cuenta de eso, los investigadores tuvieron que despojar a las partículas de sus poderes. "Nuestra expectativa original era que cuanto más pequeña es una partícula, cuanto mayor sea la toxicidad, "dijo Zongming Xiu, un investigador postdoctoral de Rice y autor principal del artículo. Xiu se propuso probar nanopartículas, tanto disponibles comercialmente como sintetizados a medida de 3 a 11 nanómetros, para ver si existía una correlación entre el tamaño y la toxicidad.

"No pudimos obtener resultados consistentes, ", dijo." Fue muy frustrante y realmente extraño ".

Xiu decidió probar la toxicidad de las nanopartículas en un entorno anaeróbico, es decir, Sellado dentro de una cámara sin exposición al oxígeno, para controlar la liberación de iones de plata. Descubrió que las partículas filtradas eran mucho menos tóxicas para los microbios que los iones de plata.

Trabajando con el laboratorio de la química Rice Vicki Colvin, Luego, el equipo sintetizó nanopartículas de plata dentro de la cámara anaeróbica para eliminar cualquier posibilidad de oxidación. "Encontramos las partículas, incluso hasta una concentración de 195 partes por millón, todavía no eran tóxicos para las bacterias, ", Dijo Xiu." Pero para la plata iónica, una concentración de aproximadamente 15 partes por mil millones mataría todas las bacterias presentes. Eso nos dijo que la partícula es 7, 665 veces menos tóxico que los iones de plata, lo que indica una toxicidad insignificante ".

"El objetivo de ese experimento, "Alvarez dijo, "fue para mostrar que mucha gente estaba obteniendo datos que estaban confundidos por una liberación de iones, que estaba ocurriendo durante la exposición de la que tal vez no estaban al tanto ".

Álvarez sugirió que el método anaeróbico del equipo podría usarse para probar muchos otros tipos de nanopartículas metálicas en busca de toxicidad y podría ayudar a afinar las cualidades antibacterianas de las partículas de plata. En sus pruebas, los investigadores de Rice también encontraron evidencia de hormesis; E. coli se estimuló con iones de plata cuando encontraron dosis demasiado pequeñas para matarlos.

"Por último, queremos controlar la tasa de liberación (de iones) para obtener las concentraciones deseadas que simplemente hacen el trabajo, "Dijo Álvarez." No quieres sobrepasar y sobrecargar el medio ambiente con iones tóxicos mientras se agota la plata, que es un metal noble, un recurso valioso y un desinfectante algo caro. Pero no quieres quedarte corto cualquiera."

Dijo que el hallazgo debería cambiar el debate sobre el tamaño, forma y recubrimiento de nanopartículas de plata. "Por supuesto que importan, "Alvarez dijo, "pero solo indirectamente, en la medida en que estas variables afecten la velocidad de disolución de los iones. El determinante clave de la toxicidad son los iones de plata. Por tanto, la atención debería centrarse en los procesos de transferencia de masa y los mecanismos de liberación controlada ".

"Estos hallazgos sugieren que la aplicación antibacteriana de nanopartículas de plata podría mejorarse y los impactos ambientales podrían mitigarse modulando la tasa de liberación de iones". por ejemplo, a través de recubrimientos poliméricos sensibles, "Dijo Xiu.