Nas últimas décadas, diversos grupos de pesquisa no mundo em ciência dos materiais têm dispendido tempo e recursos para responder à seguinte pergunta: como desenvolver novas técnicas para obter partículas de prata em escala nanométrica (da bilionésima parte do metro) e, assim, aumentar as propriedades óptica, catalítica e bactericida do material? Um grupo de pesquisadores brasileiros acaba de dar um passo à frente nessa disputa.
No âmbito do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF http://cepid.fapesp.br/centro/12) - um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs http://cepid.fapesp.br/home) financiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) - 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), no Brasil, além da University Jaume I, da Espanha, e da University of Liberec, da República Checa - foram publicados (http://www.nature.com/articles/s41598-018-19270-9) na revista Scientific Reports.
Nova técnica confere viabilidade econômica
Como explica Elson Longo, professor da UFSCar e coordenador do CDMF, há três anos o centro desenvolveu um método inovador para obter nanocompósitos - estruturas formadas por nanopartículas de prata acopladas a um cristal semicondutor de tungstato de prata, por meio de microscopia eletrônica de transmissão.
No entanto, o alto custo do microscópio eletrônico de transmissão inviabilizava a produção em larga escala desses materiais para aplicações reais. "O custo do microscópio eletrônico de transmissão usado para obter esse material é em torno de 1,3 milhão", salienta Longo. A técnica pressupunha a irradiação de uma amostra de tungstato de prata com um feixe de elétrons, resultando na obtenção de bactericidas promissores - em que o semicondutor de tungstato de prata atrai os agentes bacterianos e as nanopartículas de prata neutralizam eles.
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 o coordenador do centro apoiado pela FAPESP.
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 http://www.bv.fapesp.br/pt/3), 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.
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Scientific Reports