Nanoparticelle

Effetti e proprietà chimico-fisiche 

I benefici dell’argento colloidale dipendono molto dalle proprietà chimico-fisiche delle nanoparticelle: forma, dimensione e rivestimento superficiale.

Tali proprietà tendono ad essere molto variabili in funzione delle condizioni ambientali in cui si trovano le nanoparticelle.

nanoparticelle

Queste condizione sono: disponibilità di ossigeno, popolazioni microbiche tessuto-specifiche, via di esposizione, di aggregazione.

La dimensione ottimale delle nanoparticelle di argento va da 0 a 10 nm (nanometri).

Ciò è dovuto all’elevato rapporto superficie/volume all’effetto di confinamento quantico, vale a dire l’effetto di confinamento di elettroni in una piccola area.

È stato dimostrato che le nanonaparticelle di argento colloidale aventi 15 nm di diametro presentano una maggiore tossicità sui macrofagi alveolari – una reazione infiammatoria che crea tossicità cellulare – dei ratti rispetto a nanoparticelle più grandi (30-55 nm).

Questa tendenza è probabilmente il risultato di una maggiore superficie reattiva delle nanoparticelle di argento colloidale e della dimensione comparabile delle particelle con quella delle proteine nelle cellule biologiche.

Nanoparticelle di argento colloidale

Secondo uno studio, le nanoparticelle con dimensioni comprese tra 0 e 10 nm sono in grado di interagire con l’HIV, impedendo al virus di legarsi alle cellule ospiti.

La dimensione può avere un effetto anche sulle proprietà termodinamiche, causate del basso rapporto area di superficie su volume.

In generale, le proprietà termodinamiche delle nanoparticelle di argento (per esempio punto di fusione e calore molare di fusione) sono direttamente proporzionali al diametro delle particelle.

Ad esempio, nanoparticelle di argento aventi un diametro minore di 10 nm sono utilizzate nell’industria dei semiconduttori e nella stampa/disegno di prodotti elettronici a causa del loro basso punto di fusione.

Possono essere sintetizzate come oggetti 1D (ad esempio sottili pellicole), oggetti 2D (ad esempio nanofili, nanorotoli), e oggetti 3D (ad esempio sfere).

Sebbene il nanoargento sia sintetizzato in varie forme, le sfere d’argento sono la forma dominante e rappresentano circa il 90 % di quanto utilizzato nei metodi bottom-up.

Ciò considerato, non si possono trascurare le altre forme.

Le nanoparticelle d’argento triangolari, per esempio, hanno una azione biocida contro batteri Gram-negativi (Escherichia coli) più forte rispetto a quelle sferiche e sagomate.

Ciò è stato attribuito principalmente alla disposizione degli atomi nella struttura cristallina.

Rivestimento

Anche il rivestimento superficiale gioca un ruolo importante nel determinare i loro effetti.

In particolare Taglietti et Al (2012) hanno dimostrato il meccanismo della attività antibatterica delle nanoparticelle di argento rivestite con glutatione (GSH) su ceppi batterici rappresentativi Gram-positivi (Staphilococcus aureus) e Gram-negativi (Escherichia coli).

Hanno studiato la attività microbicida quando le nanoparticelle di argento rivestite con GSH erano (i) disperse in sospensioni colloidali o innestate su superfici vetrate funzionalizzate con gruppi tiolici.

I risultati ottenuti hanno mostrato un effetto più intenso su Escherichia coli probabilmente dovuto alla penetrazione del colloide nel citoplasma, con la conseguente interazione locale dell’argento con componenti cellulari causando danni alle cellule.

Viceversa, l’effetto è risultato limitato su Staphylococcus aureus forse attribuibile allo strato spesso di peptidoglicano.

Il risultato sembrava legato all’interazione con le superfici batteriche.

In realtà, esperimenti su nanoparticelle di argento rivestite con GSH innestate su vetro, hanno permesso di chiarire con maggiore precisione il meccanismo antibatterico.

Hanno mostrato che l’azione era ridotta a causa del rivestimento di GSH e della limitazione della libertà di traslazione, non dalle caratteristiche delle superfici batteriche.