Au cours des dernières décennies, des groupes de recherche dans le domaine de la science des matériaux ont investi du temps et des ressources pour répondre à la question suivante :est-il possible de développer de nouvelles techniques pour produire des particules d'argent à l'échelle nanométrique (c'est-à-dire, un milliardième de mètre), améliorant ainsi l'optique, propriétés catalytiques et bactéricides de l'argent ? Un groupe d'enquêteurs brésiliens rapporte de nouveaux développements.

Dans une recherche menée au sein du Centre de Développement de Matériaux Fonctionnels (CDMF), les chercheurs ont développé une nouvelle approche technologique pour générer des nanoparticules d'argent avec 32 fois la capacité bactéricide de celles actuellement utilisées dans les emballages alimentaires, orthèses, et du matériel hospitalier et médical, entre autres. Les résultats de l'étude ont été publiés dans Rapports scientifiques .

Le professeur Elson Longo de l'UFSCar dit que les chercheurs du CDMF ont développé une méthode innovante pour obtenir des nanocomposites il y a trois ans. Ces nanocomposites comprenaient des nanoparticules d'argent couplées à un cristal semi-conducteur de tungstate d'argent par microscopie électronique à transmission.

Cependant, le coût élevé des microscopes électroniques à transmission a limité les plans de production à grande échelle de ces matériaux pour des applications dans le monde réel. « Le microscope électronique à transmission utilisé pour obtenir ce matériau coûte environ 1,3 million d'euros, " a déclaré Longo. La technique impliquait l'irradiation par faisceau d'électrons de tungstate d'argent, qui a abouti à des bactéricides prometteurs grâce auxquels le semi-conducteur de tungstate d'argent attire les agents bactériens qui sont ensuite neutralisés par les nanoparticules d'argent.

Pour augmenter la production de ces nanocomposites en utilisant une méthode plus compétitive, les chercheurs ont développé une nouvelle technique consistant en l'irradiation laser pulsée d'un semi-conducteur en tungstate d'argent, chaque impulsion ne durant qu'une femtoseconde, soit un millionième d'un milliardième de seconde (10 ^-15 s). L'analyse des échantillons irradiés a montré que l'interaction entre le semi-conducteur tungstate d'argent et le laser femtoseconde a donné naissance à un grand nombre de microstructures, qu'ils ont caractérisés par microscopie électronique à transmission et se sont avérés être de deux types différents.

"La nouvelle technique que nous avons développée a abouti à la fois à des nanoparticules d'argent laissées sur le semi-conducteur et à des amas d'argent, " a déclaré le coordinateur du centre de recherche financé par la FAPESP.

Pour mesurer l'activité bactéricide des matériaux, les chercheurs en ont mis des échantillons en contact avec des souches résistantes à la méthicilline de Staphylococcus aureus (SARM), une bactérie résistante à de nombreux antibiotiques et fréquemment à l'origine d'infections nosocomiales. L'analyse microscopique a montré une augmentation de 32 fois de l'activité bactéricide pour les échantillons irradiés au laser par rapport aux nanoparticules d'argent produites par irradiation par faisceau d'électrons.

« La nouvelle technique offre la possibilité d'obtenir des composés bactéricides performants et faciles à produire, " dit Longo.

Applications potentielles

Les chercheurs ont déposé un brevet sur la nouvelle technique et les deux nouvelles classes de nanoparticules d'argent obtenues par la technique. L'idée est de licencier la technologie à Nanox, une spin-off de CDMF basée à São Carlos, État de São Paulo, et soutenu par le Programme de recherche innovante dans les petites entreprises (PIPE) de la FAPESP. « Nanox vend déjà des nanoparticules d'argent dans le monde entier et pourrait grandement bénéficier de la nouvelle technique d'obtention du matériau, " dit Longo.

Les chercheurs prévoient d'évaluer l'utilisation du matériau dans les prothèses dentaires et ont commencé des essais pour étudier l'action des nanocomposites dans les cellules cancéreuses. Les résultats préliminaires des expériences suggèrent que les nanoparticules peuvent éliminer les cellules tumorales sans affecter les cellules saines.