Nanotechnologia

Nanosrebro to pojęcie, które po grafenie jest najbardziej kojarzone z nanotechnologią. Czy zasłużyło sobie na taki rozgłos? Czy naprawdę ma tak wiele zastosowań? I przede wszystkim, czy jest bezpieczne?

Definicja nanosrebra według Międzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej mówi, że jest to koloidalne srebro o rozmiarach nanometrycznych, zwykle w zakresie od 1 do 100 nanometrów. Ze względu na swój mały rozmiar, posiada unikalne właściwości fizyczne, chemiczne oraz biologiczne, które różnią się od właściwości większych cząstek srebra. Stało się ono niezwykle popularne, ponieważ znajduje zastosowanie praktycznie w każdej dziedzinie nauki. Właściwości tego materiału można podzielić na trzy kategorie: biologiczne, fizyczno-chemiczne oraz elektroniczne.

Biologia i medycyna

W biologii i medycynie nanosrebro wykorzystywane jest m.in. w leczeniu ran, infekcji, w implantach, produktach higienicznych i preparatach do dezynfekcji. Jest ono antybakteryjne, ponieważ może wiązać się z bakteriami, uszkadzając błony komórkowe i zakłócając funkcje metaboliczne, co prowadzi do śmierci komórek. Przeciwgrzybicze działanie nanosrebra wynika z jego zdolności do zakłócania struktury komórkowej grzybów i hamowania enzymów kluczowych dla ich przetrwania. Natomiast przeciwwirusowe właściwości opierają się na zdolności do wiązania się z białkami powierzchniowymi wirusów, co uniemożliwia im wnikanie do komórek gospodarza i replikację. Dodatkowo nanosrebro działa antyzapalnie, a także przyspiesza gojenie się ran poprzez stymulację regeneracji komórek i zapobieganie infekcjom bakteryjnym, co tworzy optymalne warunki dla szybszego zdrowienia.

Fizyka i chemia

Nanosrebro charakteryzuje się wysoką stabilnością, co oznacza, że jego nanocząstki mogą być stabilizowane w różnych matrycach, zapobiegając ich agregacji i utrzymując ich aktywność przez dłuższy czas. Jego katalityczne właściwości wynikają z dużej powierzchni właściwej, która zwiększa liczbę aktywnych miejsc dostępnych dla reakcji chemicznych, umożliwiając efektywne przyspieszanie procesów takich jak utlenianie i redukcja. Te unikalne właściwości są rezultatem nanometrowej skali cząsteczek, która nie tylko zwiększa ich reaktywność, ale także umożliwia lepsze wykorzystanie właściwości fizykochemicznych srebra na poziomie molekularnym.

Elektronika

Nanosrebro cechuje się również doskonałymi właściwościami elektrycznymi, które czynią je idealnym materiałem do zastosowań w nowoczesnej elektronice. Przede wszystkim, jego wyjątkowo małe cząsteczki zapewniają bardzo wysokie przewodnictwo elektryczne, co umożliwia efektywne przenoszenie prądu w miniaturowych urządzeniach elektronicznych. Nanosrebro charakteryzuje się także wysokim przewodnictwem cieplnym, co jest istotne dla odprowadzania ciepła w komponentach elektronicznych, zapobiegając ich przegrzewaniu. Jego unikalne właściwości optyczne, takie jak zdolność do plasmonowej absorpcji światła, są wykorzystywane w czujnikach optoelektronicznych oraz w technologiach fotowoltaicznych. Te właściwości wynikają z nanometrowej skali cząsteczek
i zwiększenia ich powierzchni kontaktu w stosunku do objętości, co zwiększa liczbę miejsc, gdzie mogą zachodzić reakcje chemiczne i fizyczne, takie jak przewodzenie prądu i ciepła. Ponadto, na poziomie nanoskali, cząsteczki nanosrebra mogą wchodzić w interakcje z falami świetlnymi w sposób, który umożliwia wykorzystanie zjawisk plasmonicznych, co jest kluczowe dla zastosowań
w optoelektronice i fotonice.

Bezpieczeństwo i zagrożenia

Nanosrebro, mimo swoich licznych zalet, niesie ze sobą również poważne zagrożenia. Ze względu na swoją nanometrową wielkość, cząsteczki nanosrebra mogą łatwo przenikać do wnętrza komórek, gdzie mogą powodować uszkodzenia organelli komórkowych, takich jak mitochondria, oraz indukować stres oksydacyjny, prowadzący do śmierci komórki. Ponadto nanosrebro może się akumulować w tkankach organizmu, co stwarza ryzyko długoterminowych efektów toksycznych, takich jak zaburzenia funkcji narządów. Niebiologiczne zagrożenia związane z nanosrebrem obejmują potencjalne skażenie środowiska, gdyż jego cząstki mogą przenikać do wód gruntowych i gleb, wpływając negatywnie na ekosystemy i organizmy żywe, które są częścią łańcucha pokarmowego. Produkty konsumenckie z nanosrebrem mogą prowadzić do uwalniania cząstek do środowiska, co wymaga dokładnych badań i regulacji, aby zminimalizować ryzyko zarówno dla zdrowia ludzkiego, jak i dla środowiska.

W świecie nauki coraz częściej pojawiają się artykuły o negatywnych skutkach nanosrebra, pomimo jego zastosowania w tak wielu dziedzinach. Czy te badania przekreślą przyszłość tego materiału? Czy ilość pozytywów, jakie zapewnia, przewyższy wady jego wchłaniania? Potwierdzenie czy nanomateriały są całkowicie bezpieczne dla człowieka, spędza sen z oczu wielu naukowców i jeszcze wiele lat zajmie ich dokładne badanie.

Źródła:

[1] International Organization for Standardization (ISO) – ISO/TS 80004-6:2013 Nanotechnologies — Vocabulary — Part 6: Nano-object characterization

[2] „A Current Overview of the Biological and Cellular Effects of Nanosilver” Shana J. Cameron, Farah Hosseinian, William G. Willmore
https://doi.org/10.3390/ijms19072030

[3] „Current Development of Silver Nanoparticle Preparation, Investigation, and Application in the Field of Medicine” Maxwell Murphy, Kang Ting, Xinli Zhang, Chia Soo, Zhong Zheng
https://doi.org/10.1155/2015/696918