Nova técnica amplia em 32 vezes capacidade bactericida de nanopartículas

Nas últimas décadas, diversos grupos de pesquisa no mundo em ciência dos materiais iniciaram uma corrida para conseguir desenvolver novas técnicas para obter partículas de prata em escala nanométrica (da bilionésima parte do metro) e aumentar as propriedades óptica, catalítica e bactericida do material.

Um grupo de pesquisadores ligados ao Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) – um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP – acaba de dar um passo à frente nessa disputa.

Os pesquisadores desenvolveram uma nova rota tecnológica para obtenção de nanopartículas de prata com capacidade bactericida 32 vezes maior do que as existentes atualmente, usadas em embalagens de alimentos, órteses e materiais médico-hospitalares, entre diversos outros.

Resultados do estudo – que conta com a participação de pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e da Universidade Estadual Paulista (Unesp), além da University Jaume I, da Espanha, e da University of Liberec, da República Checa – foram publicados na revista Scientific Reports.

“Conseguimos desenvolver uma rota inédita para produzir nanopartículas de prata diferentes das existentes e com capacidade bactericida muito maior”, disse Elson Longo, professor da UFSCar e coordenador do CDMF, à Agência FAPESP.

Os pesquisadores do CDMF desenvolveram há três anos um método inovador para obter estruturas, denominadas nanocompósitos, formadas por nanopartículas de prata acopladas a um cristal semicondutor de tungstato de prata, por meio de microscopia eletrônica de transmissão.

Por meio dessa técnica, na qual um feixe de elétrons é irradiado em uma amostra de tungstato de prata, eles conseguiram obter bactericidas promissores, em que o semicondutor de tungstato de prata atrai os agentes bacterianos e as nanopartículas de prata neutralizam eles.

A produção em larga escala desses materiais para aplicações reais por meio dessa técnica, contudo, era bastante limitada em razão do alto custo do microscópio eletrônico de transmissão.

“O custo do microscópio eletrônico de transmissão usado para obter esse material é em torno de € 1,3 milhão. Isso torna completamente inviável obter esse material em larga escala”, disse Longo.

A fim de aumentar a produção desses nanocompósitos por meio de um método mais competitivo, os pesquisadores desenvolveram uma nova técnica em que irradiam laser na superfície do semicondutor de tungstato de prata por um tempo extremamente curto, isto é, em femtossegundos (equivalente a 10-15 segundos).

As análises das amostras revelaram que a interação entre o semicondutor de tungstato de prata e a radiação por laser pulsado em femtossegundos deu origem a uma grande quantidade de dois tipos diferentes de microestruturas obtidas por microscopia eletrônica.

“Observamos que essa nova técnica que desenvolvemos resultou em nanopartículas de prata, que ficavam sobre o semicondutor, e também clusters [aglomerados] de prata”, disse Longo.

A fim de avaliar a atividade bactericida dos materiais, os pesquisadores colocaram amostras deles em contato com cepas da bactéria Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA) – que apresentam resistência a diversos agentes antimicrobianos e estão relacionadas a infecções hospitalares.

As análises por microscopia apontaram que as amostras irradiadas com laser apresentaram uma atividade bactericida 32 vezes maior que as nanopartículas de prata produzidas com irradiação por feixes de elétrons.

“Essa nova técnica abre a possibilidade de obtenção de compostos bactericidas de alto desempenho e fácil fabricação”, avaliou Longo.

Potenciais aplicações

Os pesquisadores entraram com um pedido de patente da nova técnica e das duas novas classes de nanopartículas de prata obtidas por meio dela. A ideia é licenciar a tecnologia para a Nanox – uma spin-off do CDMF, sediada em São Carlos, apoiada pelo programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE), da FAPESP.

“A Nanox já vende nanopartículas de prata para muitos países e poderia se beneficiar muito dessa nova técnica de obtenção desse material”, disse Longo.

Os pesquisadores pretendem avaliar o uso do material em próteses odontológicas e iniciaram testes para avaliar a ação dos nanocompósitos em células cancerígenas. Os resultados preliminares dos experimentos indicaram que as nanopartículas foram capazes de eliminar células tumorais, sem afetar células sadias.

O artigo Towards the scale-up of the formation of nanoparticles on α-Ag2WO4 with bactericidal properties by femtosecond laser irradiation (doi:10.1038/s41598-018-19270-9), de Marcelo Assis, Eloisa Cordoncillo, Rafael Torres-Mendieta, Héctor Beltrán-Mir, Gladys Mínguez-Vega, Regiane Oliveira, Edson R. Leite, Camila C. Foggi, Carlos E. Vergani, Elson Longo e Juan Andrés, pode ser lido na revista Scientific Reports em www.nature.com/articles/s41598-018-19270-9. 
 

Fonte: Agência Fapesp