Nanočástice stříbra v laboratoři i životě obyčejného člověka

Nanočástice stříbra v laboratoři i
životě obyčejného člověka
Libor Kvítek
Katedra fyzikální chemie
a také snad brzo
Regionální centrum pro pokročilé technologie a
materiály
Univerzita Palackého v Olomouci
Stříbro ve službách člověka
z
Starověk a Středověk – dezinfekce a konzervace
z
konec 19. stol – fotografický proces
z
počátek 20. stol – sloučeniny stříbra v medicíně
z
60. léta 20. stol – „silver(I) sulfadiazine“
z
konec 70. let 20. stol – objev SERS
z
konec 20. stol – „single molecule spectroscopy“
z
počátek 21. stol – antibakteriální materiály „nanosilver“
Vývoj publikací o nanoAg
Nanočástice stříbra (nanoAg)
3000
Antibakteriální aktivita nanoAg
200
150
2000
100
1000
50
0
0
19981999 2000
2001 2002
2003 2004
19981999
2005 2006
2007 2008
2009
1215
2000 2001
2002 2003
2004 2005
2006 2007
2008 2009
112
NanoAg a my
Popíjíme jeho disperzi
a také se mažeme mastičkou
AG100 Koloidní stříbro
tonikum 300ml (267 Kč)
MULTILIND Barketa
4ks Lotion + 6 ks Creme (2429 Kč)
Aurum Health Products Ltd
STADA ARZNEIMITTEL AG, BAD VILBEL
NanoAg a naši drazí
Aby nám voněli, byli dlouho zdraví a v noci nechrápali
Nanosilver
Dentasil – ústní voda
30ml sprej (90 Kč)
100 ml (132 Kč)
NanoTrade s.r.o.
Altermed s.r.o.
Klinman Silver
Ložní souprava (2500 Kč)
Adema Pacov s.r.o.
a.g.
NanoAg a jeho krása
A – 38 nm; B – 56 nm; C – 75 nm;
D – 110 nm; E – 162 nm; F – 173 nm
Jak lze také připravit nanoAg
Dispergační metody – laserová ablace
Převzato z T. TSUJI, T. KAKITA, M. TSUJI, Appl. Surf. Sci. 206 (2003) 314.
Jak se připravuje nanoAg
Kondenzační metody – chemická redukce
Roztokové metody - AgNO3(aq.) + redukční činidlo
Redukční činidla:
citrát sodný (Lee, Meisel)
NaBH4 (Creighton, Blatchford a Albrecht )
H2, H2O2, hydrazin, hydroxylamin, formaldehyd
redukující cukry
rozpouštědlo (DMF, DMSO, alkoholy)
Fotochemická redukce a radiolýza, elektrolýza
Jak připravujeme nanoAg na KFC
Modifikovaný Tollensův proces
+
Ag + 2NH3
+ red. látka
[Ag(NH3)2]
AgNO3 - 10-3 mol‚dm-3
amoniak – 0,005 až 0,2 mol‚dm-3
NaOH – pH 11,5 - 13
redukční látka - 10-2 mol‚dm-3
Ag0
Jak připravujeme nanoAg na KFC
Použité redukující cukry
OH
H
H
O H
H
OH
H
H
OH
HO
H
H
H
OH
OH
H
Maltose
OH
H
Fructose
OH
OH
OH
H
OH
OH
H
OH
OH
O
H
H
OH
OH
HO
O
H
HO
H
OH
Xylose
OH
H
OH
OH
O H
HO
H
OH
Glucose
H
H
OH
HO
H
H
OH
OH
HO
H
H
OH
OH
H
O
HO
H
OH
Lactose
OH
H
OH
Jak připravujeme nanoAg na KFC
Redukce maltózou; 0,005 M – NH3
Antibakteriální účinky nanoAg
Minimální inhibiční koncentrace Ag (μg/ml=ppm)
Testované bakterie
Ag-Glu
Ag-Mal
Ag-citrate
Ag+
Staphylococcus aureus
6.75
3.5
6.75
1.75
Escherichia coli
13.5
3.5
13.5
0.85
Pseudomonas aerugin.
13.5
3.5
6.75
0.85
Staphylococcus epiderm.
6.75
3.5
3.5
0.85
Klebsiella pneumoniae
13.5
6.75
13.5
1.75
Jak se testuje antimikrobální aktivita
Stanovení MIC
standardní diluční mikrometoda
Stanovení MBC
Prof. Milan Kolář, Ústav nikrobiologie, LF UP Olomouc
Zvyšujeme antimikrobální aktivitu
Vliv stabilizace nanoAg surfaktanty a polymery na antibakteriální aktivitu
Minimální inhibiční koncentrace nanoAg (μg/ml=ppm)
Testované bakterie
Ag-PVP
Ag-SDS
Ago
Ag+
Staphylococcus aureus
1.75
0.85
3.5
1.75
Escherichia coli
1.75
1.75
3.5
0.85
Pseudomonas aerugin.
1.75
1.75
3.5
0.85
Staphylococcus epiderm.
1.75
0.85
3.5
0.85
3.5
3.5
6.75
1.75
Klebsiella pneumoniae
Co je to agregátní stabilita
Teorie DLVO
Derjaguin, Landau, Verwey, Overbeek
•
přitažlivé síly
van der Waalsovy interakce
•
odpudivé síly
elektrostatické interakce – elektrická dvojvrstva
elektrokinetický potenciál – ζ
Debyeova šířka elektrické dvojvrsvy – κ-1
Co je to agregátní stabilita
http
Převzato z www.ncl.ac.uk/dental/oralbiol/oralenv/tutorials/electrostatic.htm
Antimykotická aktivita nanoAg
1 – nanoAg
2 – SDS+nanoAg
3 – PVP+nanoAg
4 – Amphotericine
5 – Itraconazole
6 – Fluconazole
7 – Voriconazole
8 - Caspofungin
http
1
2
3
4
5
6
7
8
NanoAg je ale i toxické
Environmentální toxicita
Cytotoxicita
Paramecium caudatum
http
Lidské fibroblasty:
ionty Ag+ 1 mg Ag/l
nanoAg 30 mg Ag/l
A – nano Ag
B – iontové Ag
C – nano Ag + Tween
Jaká je asi budoucnost nanoAg
¾
skvělá z hlediska využití antibakteriálních účinků při úpravě textilu
¾
asi skvělá při léčbě kožních problémů a v kosmetice
¾
záhadná z hlediska perorálního využití v medicíně (argyrie)
¾
černá z hlediska ekologického
http
a) nanotechnologie
b) těžký kov
Ale jsou tu další možnosti – SERS a detektory, katalýza!
Budoucnost nanoAg závisí taky na
vás!
Děkuji proto za pozornost a hlavně
za podporu dalšího výzkumu
nanoAg!
http