نانوذرات نقره

ویژگی­‌های نانوذرات نقره

• ویژگی­‌های نوری: این نانوذرات، با بازده بالایی نور را جذب و پراکنش می­‌کنند. برهمکنش قوی این ذرات با نور به این دلیل است که الکترون­‌های سطح فلز زمانی که توسط نور با طول موج مشخص برانگیخته می­‌شوند، نوسان می­‌کنند که این نوسان تحت عنوان رزونانس پلاسمون سطحی (SPR) شناخته می‌­شود.

این امر موجب ایجاد رنگ­های مختلف نانوذرات بر اساس اندازه، شکل و محیط پیرامون آن‌ها می‌­شود.

• ویژگی­‌های ضدمیکروبی: این مواد با آزادسازی یون Ag⁺ باعث تخریب غشای سلول باکتری، تولید گونه­های فعال اکسیژن، تداخل در متابولیسم و عملکرد پروتئین و DNA باکتری شده و از رشد باکتری جلوگیری می‌­کنند.
• رسانایی الکتریکی و گرمایی: نقره رسانندگی الکتریکی و گرمایی بالایی دارد و این خاصیت در نانوذرات نقره افزایش پیدا کرده است.
• ویژگی­‌های کاتالیتیکی: این نانوذرات باعث تسهیل واکنش­های شیمیایی شده و در کنترل آلودگی و سنتزهای شیمیایی مورد استفاده قرار می­‌گیرند.

روش­‌های سنتز نانوذرات نقره

• احیا شیمیایی پرکاربردترین روش می­‌باشد. یون­های نقره به نانوذرات احیا می­‌شوند. برای کنترل اندازه ذرات از عوامل پایدارکننده استفاده می­‌شود.
• روش­های فیزیکی مانند تبخیر و تراکم و laser ablation هستند که باعث تبدیل ماده بالک به نانوذرات می­شوند و نیاز به عامل پایدارکننده ندارند.
• سنتزهای زیستی شامل استفاده از میکروارگانیسم‌­ها یا عصاره­‌های گیاهی برای احیا یون نقره به نانوذرات نقره می­‌باشد. این روش دوستدار محیط زیست است و نانوذرات با اندازه و شکل قابل کنترل تولید می­کند.

کاربرده‌ای نانوذرات نقره

• پزشکی و سلامت: از کاربردهای این نانودذرات می­توان به استفاده در زخم­پوش ها، پوشش برای ابزار پزشکی، استفاده در کرم­ها و ژل­های ضدمیکروبی، سیستم­های دارورسانی، درمان سرطان و کاربردهای تشخیصی اشاره کرد.
• تخلیص آب: نانوذرات نقره می­توانند برای حذف باکتری­ها و عوامل بیماری­زا از آب استفاده ­شوند.
• استفاده در پارچه: با کمک این ذرات می­توان پارچه­های ضدمیکروبی تولید کرد.
• الکترونیک: در جوهرهای رسانا به خاطر رسانایی الکتریکی مورد استفاده قرار می­‌گیرند.
• استفاده‌­های محیط زیستی: به عنوان کاتالیست در حذف آلودگی­های محیط زیست و استفاده برای پسماندهای صنعتی و کنترل آلودگی کاربرد دارند.
• محصولات مصرفی: به خاطر خواص ضدمیکروبی، نانوذرات نقره در محصولات آرایشی، وسایل آشپزخانه و … به کار می‌­روند.

تأثیر عوامل مختلف بر خواص نوری نانوذرات نقره

خواص نوری نانوذرات کروی نقره تا حد زیادی به قطر آن­ها بستگی دارد. علاوه بر آن با تجمع ذرات، الکترون­های سطحی ذرات جابه­جا شده و با ذرات مجاور به اشتراک گذاشته می‌­شود، با این اتفاق، رزونانس پلاسمون سطحی به انرژی کمتر منتقل شده و پیک جذب و پراکنش به طول موج بلندتر منتقل می‌­شود.

اگر نانوذرات تجمع پیدا نکرده باشند، محلول به رنگ زرد درمی‌آید اما در صورتی که تجمع ذرات صورت بگیرد، محلول به رنگ خاکستری دیده می‌­شود.

تأثیر مورفولوژی نانوذرات نقره بر سمیت سلولی

در یک مطالعه، تأثیر مورفولوژی نانوذرات نقره بر نفوذ نانوذرات به سلول­های یوکاریوت و پروکاریوت بررسی شد. نانوذرات کروی، صفحه­ای، مکعبی و میله­ای با اندازه­های مختلف تهیه و از Polyvinylpyrrolidone به عنوان پایدارکننده استفاده شد. مشاهده شد که میانگین نرخ آزادسازی ذرات برای همه مورفولوژی­ها در آب فوق خالص، تقریباً یکسان بود.

اشکال مختلف نانوذرات توسط سلول­های بنیادی مزانشیم انسان جذب شدند و در غلظت مشخص سمیت ایجاد کردند و باعث تضعیف تمایز این سلول­ها شدند اما شکل ذرات تأثیری بر سمیت آن­ها نداشته است. مشخص شد که سمیت برای سلول­های باکتری با افزایش نرخ حلالیت نانوذرات، افزایش می­‌یابد که این امر به دلیل اثر سمی یون­های محلول نقره بر باکتری می­‌باشد و در حضور اکسیژن، یون­های Ag⁺ از نانوذرات نقره آزاد می‌­شوند.

به طور کلی اندازه، شکل، بار سطحی، گروه­های عملکردی و ساختار هسته عوامل مهمی هستند که تأثیرات زیستی نانوذرات را تعیین می­‌کنند (مثل جذب سلولی، فعال شدن سلول و پراکندگی داخل سلولی). ثابت شده که نانوذرات کوچکتر یون­های Ag⁺ را سریع­تر آزاد می­‌کنند و سمیت بیشتری ایجاد می­‌کنند؛ در نتیجه، می­‌توانند خاصیت ضدمیکروبی بیشتری ایجاد کنند.

از آن جایی که ارتباط قوی­‌ای بین مورفولوژی این نانوذرات و خصوصیات فیزیکی و زیستی آن­ها وجود دارد، سنتز این ذرات با کنترل شکل آن­ها مورد توجه قرار گرفته است.

یکی از چالش­‌های استفاده از این مواد، تأثیرات محیط زیستی و سمیت­زایی آن­ها در طبیعت است. ممکن است این نانوذرات در محیط زیست تجمع پیدا کنند و تأثیرات بلندمدتی بر اکوسیستم و سلامت انسان داشته باشند.