نانونقره
نقره عنصر سفید و براق فلزی می باشد و در موقعیت چهل و هفتم جدول تناوبی قرار گرفته و با نماد Ag که از کلمه Argentum می آید، نشان داده می شود. نقره خالص دارای بالاترین هدایت الکتریکی و گرمایی در بین تمامی عناصر می باشد. همراه با طلا، که از عناصر کمیاب و گرانبها هستند نقره به طور گسترده ای در تاریخ بشر برای هزاران سال به کار برده شده است. نقره قادر است 650 نوع بیماری را که ناشی از میکرو ارگانیسمهاست از بین ببرد. از جمله کاربردهای نقره می توان به جواهرات، ابزار آشپزخانه، پول، آلیاژهای دندانی، عکاسی و غیره اشاره کرد. در میان کاربردهای بسیار زیاد نقره، استفاده از خاصیت ضد عفونی کنندگی آن برای مقاصد بهداشتی و پزشکی قابل توجه و اهمیت می باشد اگرچه تا به حال مکانیزم عمل آن به طور کامل درک نشده است.
پودر نقره به نظر هیپوکراتیس (Hippocrates)، پدر علم پزشکی نوین، دارای اثرات شفادهندگی و ضد مریضی بوده و در لیست درمانی برای زخم ها قرار داشت. ترکیبات نقره ای به مقدار زیادی در کاربردهای پزشکی داخل شده اند. ترکیبات نقره سلاح اصلی در مقابل زخم های عفونی در جنگ جهانی اول بود تا اینکه آنتی بیوتیک ها تولید شدند. در سال 1884 پزشکان متخصص آلمانی محلول چشمی یک درصد نیترات نقره را برای جلوگیری از Gonococcal Ophthalmia Neonatorum معرفی نمودند که گفته می شود اولین مقاله علمی مستند برای کاربردهای پزشکی نقره می باشد. به علاوه استفاده از کرم های سولفادی آدین نقره برای مصارف ضد باکتریایی است که به طور گسترده ای برای زخم ها و سوختگی های شدید استفاده می شود.
امروزه نقره فلزی به شکل ذراتی با سایز کمتر از 100 نانومتر به وجود آمده است که آن ها را نانو ذرات نقره یا نانو نقره می نامند. این ذرات خواص غیر معمول فیزیکوشیمیایی و فعالیت های بیولوژیکی از خود نشان می دهند. با انجام فعالیت های تحقیقاتی وسیع، به کار بردن نانو نقره به ویژه در حوزه سلامتی به صورت گسترده ای گسترش یافته است. با توجه به گزارش های تحقیقاتی، نانو نقره به عنوان یکی از مقوله های تولید که به سرعت در بازار و صنعت نانوتکنولوژی رشد می کند نمایان شده است. هنوز فعالیت آنتی باکتریالی قوی جهتگیری اصلی برای گسترش محصولات نانونقره می باشد.
گستره وسیعی از این محصولات در بازار وجود دارد به عنوان مثال در زمینه پزشکی پوشش روی زخم، ابزارهای جراحی و پروتزهای استخوان با نانونقره پوشش داده می شوند. در زندگی روزمره مشتری ها ممکن است از اسپری های حاوی نانونقره، شوینده های لباس، خالص سازی آب و رنگ دیوار حاوی نانونقره استفاده کنند. نانو نقره همچنین در نساجی برای تهیه لباس، لباس های زیر و جوراب وارد شده است. ماشین های لباس شویی ای وجود دارند که با تکنولوژی نانونقره کار می کنند. تخمین زده شده است که در بخش پزشکی و حفظ سلامت، از میان تمام مواد نانویی، کاربرد نانونقره در بالاترین درجه تجاری شدن قرار دارد.
مکانیزم های پیشنهادی برای عملکرد نانونقره
1. نانو ذرات نقره پتانسیل غشایی پلاسما را ناپایدار می کند که نتیجه آن کاهش سطح ATP (آدنوزین تری فسفات) درون سلول می باشد. این عمل با هدف قرار دادن غشاء سلول باکتری انجام می شود و باعث مرگ باکتری می گردد.
2. بار کلی سلول های باکتری در PH بیولوژیکی منفی می باشد، چون در این ساختار گروه های اسیدی زیادی وجود دارند که تفکیک آنها باعث می شود دیواره سلولی بار منفی به خود بگیرد. اختلاف بار باکتری ها و نانو ذرات باعث چسبندگی و افت فعالیت های زیستی، ناشی از نیروهای جاذبه الکترواستاتیکی است.
3. نانو ذرات نقره موجب از هم گسستن اجزای ممانعت کننده موجود در غشاء خارجی باکتری می شود که باعث آزاد شدن تصاعدی مولکول هایی نظیر LPS (لیپو پلی ساکارید) و پورین ها از غشاء سیتو پلاسمی می شود.
4. اتصال نقره به گروه های عاملی پروتئین ها و ایجاد پیوند با آنها، باعث از بین رفتن خواص اصلی (Denaturation) پروتئین ها می شود.
5. نانو نقره فقط به سطح غشاء سلولی نمی چسبد بلکه به درون سلول ها هم نفوذ می کند. نانو نقره پس از نفوذ به داخل سلول باکتری آنزیم های آن را غیر فعال کرده و با تولید هیدروژن پراکسید باعث مرگ باکتری می شود.
6. فعالیت بالای نانو نقره مربوط به انواع گونه هایی است که می توانند Ag0 و Ag+ را آزاد کنند.
7. نانو ذرات نقره بعد از چسبیدن به سطح غشاء سلولی، سیستم تنفسی را به صورت بر هم کنش آنزیم با زنجیره تنفسی باکتری با Ag+ تخریب می کنند.
8. Ag+ با گروه های تیولی آنزیم های حیاتی واکنش داده و آنها را غیر فعال می کند. همچنین پیشنهاد شده است که DNA باکتری، توانایی تکثیر خود را زمانی که تحت یون های نقره قرار دارد از دست می دهد.
9. نانو نقره تحرک پروتون در غشاء را از بین می برد. این نتایج همچنین با کاهش شدید پتاسیم درون سلولی که تحت تاثیر نانو نقره قرار دارد انجام می شود.
 
روش های سنتز نانونقره در فاز محلول
روش های مختلفی برای سنتز نانو ذرات نقره استفاده شده اند که می توان احیای شیمیایی یون های نقره در محلول های آبی یا غیر آبی، روش های بر پایه بستر، احیای الکتروشیمیایی، احیا به کمک امواج اولتراسونیک، احیای فتوکاتالیتیکی یا احیا توسط تهییج نوری، سنتز به کمک امواج ریز موج، احیای تابشی، روش میکرو امولسیون، احیای بیوشیمیایی و ... را نام برد.
مهمترین نکته در سنتز نانو ذرات نقره جلوگیری از کلوخه شدن و به هم چسبیدن این نانو ذرات در طول سنتز و نگهداری آنها می باشد. معمولاً از مواد آلی خاصی نظیر مواد فعال سطحی مثل سورفکتنت ها، پلیمرها و لیگاندهای پایدار کننده برای اثر ناپذیر ساختن ذرات برای جلوگیری از توده ای شدن آنها استفاده می شود. ترکیبات آلی می توانند از به هم چسبیدن نانو ذرات ممانعت کنند و اجازه دهند تا نانو ذرات جدا از هم تولید شوند. مواد پلیمری هم معمولاً به عنوان عوامل محافظت کننده برای جلوگیری از انباشتگی از طریق بر هم کنش آنها با نانو ذرات کوچک استفاده می شوند. انتخاب عوامل محافظت کننده یکی از فاکتورهای اساسی در تهیه نانو ذرات می باشد. به دلیل اینکه فرایندهای رشد نانو نقره توسط پایدار کننده ها قابل کنترل می باشد امکان دستکاری در شکل و سایز نانو ذرات نقره به وسیله انتخاب پایدار کننده های متفاوت وجود دارد. پس عوامل محافظت کننده مختلفی جهت به دست آوردن اشکال مختلف نانو ذرات نقره برای کاربرد هدف امکان پذیر است.
احیای شیمیایی یکی از روش های تولید نانو ذرات می باشد اما دارای یک اشکال عمده است. واکنشگرها و سیستم واکنشی از عوامل شیمیایی سمی می باشند که می توانند به عنوان یک تهدید برای محیط زیست و سلامتی مطرح باشند. به منظور غلبه بر محدودیت های احیای شیمیایی و اثر ناپذیر کردن نانو ذرات در مقابل توده ای شدن روش های مختلفی استفاده شده است.
 
استفاده از نانونقره در مصارف ضد میکروبی
توسعه مقاومت جدید باکتری ها به آنتی بیوتیک ها یک مشکل اساسی در حوزه سلامتی می باشد. از آنجا که نانو ذرات نقره دارای خواص ضد باکتری، ضد قارچ، ضد ویروس ها و پروتوزوئرها می باشند می توان با افزودن مقدار اندکی از این مواد در پوشش به تعداد بسیار زیادی از این ذرات نانو متری در واحد سطح دست یافت. این پوشش ها برای تمام سطوحی که با دست لمس می شوند، مثلاً در بیمارستان ها، ادارات، اماکن عمومی و حتی در منازل مسکونی به کار می روند. تاثیر نانو ذرات نقره بر روی باکتری های گرم منفی مانند اشریشیاکلی، ویبریوکلرا، سالمونلاتیفی، سودوموناس آئروجینوزا مورد مطالعه قرار گرفته است.
نانو ذرات نقره بر روی ویروس ها هم مؤثر بوده و به گروههای SH گلیکوپروتدین های سطح ویروس متصل شده و مانع از اتصال آنها به سلول میزبان می گردد. این ماده بر روی تمام ویروس های DNA ، RNA و پوشش دار و بدون پوشش مؤثر است. در آزمایش هایی که بر روی ویروس HIV (عامل بیماری ایدز) انجام شده است مشخص گردیده که این ویروس همراه با نانو ذرات نقره در مدت 3 ساعت در 37 درجه سانتی گراد به طور 100% نابود می گردد. نانو ذرات نقره نسبت به آنتی بیوتیک ها دارای مزایایی می باشند که به تعدادی از آنها اشاره می شود:
- باکتری ها به نانو ذرات نقره مقاومت پیدا نمی کنند زیرا نانو ذرات نقره بر روی قسمت های مختلف و آنزیم های متعددی مؤثر هستند.
- نانو ذرات نقره بر روی طیف گسترده ای از باکتری ها مؤثر هستند.
- نانو ذرات بر روی سلول های انسانی اثر سوء ندارند زیرا سلول های انسانی به صورت بافت هستند.
- بر خلاف آنتی بیوتیک ها که پس از واکنش با سلول تغییر شکل یافته و بی اثر می شوند، نانو ذرات نقره پس از اثر بر میکروب ها آزاد شده و بر میکروارگانیسم های دیگر تأثیر می گذارند.
 
کاربرد نانونقره در نساجی
طی آزمایشاتی، اثر نانو ذرات نقره به تنهایی و یا به صورت همراه با پلیمرهایی که با محلول کلوئیدی نقره بوده اند، بر روی باکتری های مختلف از جمله باکتری استافیلوکوکوس آرئوس به عنوان نماینده گرم مثبت و اشریشیاکلی به عنوان نماینده گرم منفی، مورد بررسی قرار گرفته است. زمانی که نانو ذرات نقره به تنهایی برای گندزدایی استفاده می شود تا 99% از باکتری ها از بین می روند. هرگاه الیاف یا پلیمری که در محلول کلوئیدی نانونقره قرار گرفته تحت شرایطی خشک گردد الیافی که به این طریق تهیه شد خواص باکتریواستاتیکی داشته و در نتیجه می توان استنباط کرد که نانوذرات نقره با اندازه کوچکتر تأثیر بالقوه آنتی باکتریایی بر پلیمرها و پلی استرهای الیاف دارد و نسبت به سایر ذرات ریز نانوذرات نقره دارای سطح تماس بیشتری می باشد.پوشش های ضد باکتریایی به سه دلیل عمده برای پلیمرها و فیلترها بکار می روند:
- کنترل گسترش بیماری و خطر عفونت هایی که در پی جراحت ایجاد می شود.
- کنترل انواع بوها مثل بوی رنگ و یا بوی عرق.
- جلوگیری از فساد و پوسیدگی مواد، خصوصاً آنهایی که از جنس الیاف طبیعی هستند.