Le nanoparticelle di argento (AgNPs) hanno una dimensione da 1 nm a 100 nm e svolgono un ruolo importante nella nanoscienza e nella nanotecnologia, in particolare nella nanomedicina. Grazie alle loro proprietà fisiche e chimiche sono sempre più utilizzate in vari campi come nel campo medico, dell’industria alimentare e nei beni di consumo.
Le nanoparticelle d’argento hanno un ampio spettro di proprietà antibatteriche, antimicotiche e antivirali riuscendo a penetrare nelle pareti delle cellule batteriche e modificando la struttura delle membrane cellulari.
Sono in grado di aumentare la permeabilità delle membrane cellulari, produrre specie reattive dell’ossigeno e interrompere la replicazione dell’acido desossiribonucleico rilasciando ione argento del quale sono note le proprietà antimicrobiche, battericide, antivirale, e antimicotico su un gran numero di microrganismi patogeni, funghi lieviti e virus. A causa dell’ampio rapporto superficie/volume, le nanoparticelle d’argento mostrano una notevole attività antimicrobica, anche a basse concentrazioni.
Sintesi delle nanoparticelle di argento
La sintesi di nanoparticelle è stata effettuata utilizzando tre diversi approcci, inclusi metodi fisici, chimici e biologici. I metodi fisici più importanti per la sintesi delle nanoparticelle d’argento sono l’evaporazione-condensazione, l’ablazione laser, l’irradiazione elettrica, l’irradiazione con raggi gamma, pirolisi e la litografia.
I vantaggi dei metodi fisici sono la velocità, l’assenza di sostanze chimiche pericolose, ma gli svantaggi sono la bassa resa e l’elevato consumo di energia, la contaminazione da solventi e la mancanza di una distribuzione uniforme.
I metodi chimici utilizzano acqua o solventi organici e agenti riducenti inorganici e organici per la riduzione degli ioni argento nelle soluzioni acquose o non acquose come acido ascorbico, citrato di sodio, tiosolfato e polietilenglicole, idrogeno elementare, reattivo di Tollens, dimetilformammide, idrazina, e formiato di ammonio.
La biosintesi delle nanoparticelle ha ricevuto una notevole attenzione a causa della crescente necessità di sviluppare tecnologie vantaggiose per l’ambiente nella sintesi dei materiali. La biosintesi si è dimostrata un approccio semplice, conveniente, affidabile e rispettoso dell’ambiente e molta attenzione è stata data alla produzione ad alto rendimento di nanoparticelle di argento di dimensioni definite utilizzando vari sistemi biologici tra cui batteri, funghi, piante estratti e piccole biomolecole come vitamine e amminoacidi come metodo alternativo ai metodi chimici
In questo approccio di chimica verde sono stati utilizzati diversi batteri, tra cui Pseudomonas stutzeri, ceppi di Lactobacillus, Bacillus licheniformis, Escherichia coli, Brevibacterium casei, funghi tra cui Fusarium oxysporum, Ganoderma neo-japonicum Imazeki, estratti vegetali come Allophylus cobbe, Artemisia princeps e Typha angustifolia.
La sintesi di nanoparticelle di argento può avvenire tramite l’utilizzo delle piante che presentano il vantaggio di essere vantaggi sono disponibili e hanno una grande varietà di gruppi funzionali attivi che possono promuovere la riduzione degli ioni d’argento. Per la sintesi di nanoparticelle di argento vengono utilizzate foglie, radici, lattice, corteccia, stelo e semi.
I principali composti che assicurano la riduzione delle nanoparticelle sono molecole biologiche come polisaccaridi, tannini, saponine, fenoli, terpenoidi, flavoni, alcaloidi, proteine, enzimi, vitamine, amminoacidi e componente alcolica.
Meccanismo di azione delle nanoparticelle di argento
L’esatto meccanismo degli effetti antibatterici delle nanoparticelle di argento non è completamente chiaro pertanto vi sono diverse ipotesi discordanti a riguardo. Gli ioni argento caricati positivamente, a causa dell’interazione elettrostatica con la superficie caricata negativamente della membrana cellulare a causa dei gruppi carbossilici, fosfati e amminici e dell’affinità per alcuni amminoacidi contenuti nelle proteine possono aderire alla parete cellulare e alla membrana citoplasmatica.
Dopo l’assorbimento di ioni argento da parte delle cellule, si verifica la disattivazione degli enzimi respiratori con formazione di specie reattive dell’ossigeno e interruzione della produzione di ATP. Le specie reattive dell’ossigeno possono provocare la rottura della membrana cellulare e della modifica del DNA con conseguente inibizione della replicazione del DNA e della riproduzione cellulare.
Infine le nanoparticelle di argento a causa delle loro dimensioni nanometriche si accumulano nella parete cellulare e causano la denaturazione della membrana. Inoltre, le nanoparticelle d’argento possono essere coinvolte nella trasduzione del segnale batterico che può portare all’apoptosi cellulare e alla cessazione della moltiplicazione cellulare.
Applicazioni
Per le loro proprietà le AgNPs sono utilizzate nell’industria sanitaria, nella conservazione degli alimenti, nelle applicazioni ambientali e biomediche, in molti prodotti di consumo che includono la crema per l’acne e gli spray deodoranti, negli imballaggi alimentari per prevenire le infezioni microbiche
Le nanoparticelle di argento sono studiate per le loro proprietà antibatteriche e sul loro ruolo nella sostituzione degli antibiotici tradizionali nei confronti dei quali alcuni ceppi batterici mostrano resistenza. In campo tessile sono utilizzate per rivestire le fibre o essere incorporate in esse e tali tessuti sono utilizzati, in particolare negli indumenti intimi e nell’abbigliamento sportivo.
Le nanoparticelle di argento sono ampiamente utilizzate come agenti antimicotici, antimicrobici, antinfiammatori e antivirali. A causa della loro azione antimicrobica possono essere utilizzate nella somministrazione di farmaci per ridurne la dose, migliorare la specificità e diminuire la tossicità.
In campo odontoiatrico possono essere aggiunte alle resine acriliche per la fabbricazione di protesi rimovibili, alla resina composita per le otturazioni dentali, alla soluzione di irrigazione nel trattamento endodontico, ai materiali adesivi nel trattamento ortodontico, alla membrana per la rigenerazione tissutale guidata nel trattamento parodontale e al rivestimento in titanio nel trattamento di impianti dentali.