Nanoparticule De Argint Berlea Bianca Elena 1436b [607793]

Universitatea POLITEHNICA din Bucureșt i
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

București
11.2020

NANOPARTICULE DE ARGINT

Student: [anonimizat] : Șl. Dr. Ing. Ionela Andreea NEACȘU

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

1

CUPRINS

1. ABSTRACT ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 3
2. INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 3
3. METODE DE SINTEZĂ ȘI REZULTATE ………………………….. ……………………….. 5
3.1 METODE DE SINTEZĂ CHIMICE ȘI FIZICE ………………………….. ……………… 5
3.1.1 Sinteză realizată prin metoda reducerii chimice ………………………….. …….. 6
3.1.1.1 Mod de lucru ………………………….. ………………………….. ………………………. 6
3.1.1.2 Rezultate ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 6
3.1.2 Sinteză re alizată prin ablație laser pulsatilă ………………………….. …………… 8
3.1.2.1 Mod de lucru ………………………….. ………………………….. ………………………. 8
3.1.2.2 Rezultate ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 8
3.2 BIOSINTEZE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 10
3.2.1 Sinteză mediată de bacterii utilizând Pseudomonas stutzeri AG259 ……. 10
3.2.1.1 Mod de lucru ………………………….. ………………………….. …………………….. 10
3.2.1.2 Rezultate ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 10
3.2.2 Sinteză mediată de fungi utilizând Aspergillus terreus ………………………. 11
3.2.2.1 Mod de lucru ………………………….. ………………………….. …………………….. 11
3.2.2.2 Rezultate ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 11
3.2.3 Sinteză mediată de fungi utilizând Penicillium fellutanum ………………… 12
3.2.3.1 Mod de lucru ………………………….. ………………………….. …………………….. 13
3.2.3.2 Rezultate ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 13
3.2.4 Sinteză mediată de bacterii utilizând Bacillus licheniformis ………………. 15
3.2.4.1 Mod de lucru ………………………….. ………………………….. …………………….. 15
3.2.4.2 Rezultate ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 15

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

2

3.2.5 Sinteză mediată de bacterii utilizând Morganella psychrotolerans ……… 17
3.2.5.1 Mod de lucru ………………………….. ………………………….. …………………….. 17
3.2.5.2 Rezultate ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 17
4. DISCUȚII ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 18
4.1 DISCUȚII GENERALE ………………………….. ………………………….. …………………. 18
4.2 INFLUENȚA FORMEI ASUPRA EFECTULUI ANTIBACTERIAN …………. 18
4.3 CITOTOXICITATE ………………………….. ………………………….. ………………………. 20
5. CONCLUZII ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 22
6. BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 22

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

3

1. ABSTRACT
Nanoparticulele de argint prezintă foarte multe aplicații în domeniul medical și electronic.
Printre acestea se numără pansamentele și unguentele folosite în tratarea arsurilor, utilizarea lor în
structura compozitelor sau glazurilor dentare și utilizarea lor în anestezii. De asemenea sunt
folosite și în sisteme de purificare a aerului sau a apei, în cerneluri metalice utilizate în electronică
și în vopseluri pentru protecție sanitară . Acestea au proprietăți antibacteriene remarcabile , însă
mecanismul în care acestea acționează nu este complet deslușit. Factorii cunoscuți ce influențează
efectul bactericid al particulelor sunt dimensiun ea și forma lor. Sinteza de nanoparticule metalice
este un subiect foarte cercetat, se dorește crearea de sinteze simple, r apide, economice și
prietenoase cu mediul ce pot fi utilizate pe scară largă. Biosinteza de nanoparticule metalice este
un domeniu ce a atras atenția oamenilor de știință datorită simplității și a modului de lucru
prietenos cu mediul. Influența acestor par ticule asupra mediilor biologice este încă studiată, însă
studiile actuale îndeamnă la precauție la eliberarea lor în mediul înconjurător.
2. INTRODUCERE
Argintul a fost folosit încă din cele mai vechi timpuri în scopuri medicale datorită
proprietăților sale antibacteriene și antiseptice. În Egipt ul antic , acesta era folosit pentru vindecarea
rănilor și împiedecarea infectării lor sub formă de foițe ce se aplicau pe răni . De asemenea, era
folosit în fabricarea vaselor în care se ținea apă s au mâncare pentru a preveni alterarea acestora. [1]
Cu toate că utilizarea lui previne diferite boli asociate cu bacteriile, în exces ioni de argint po t
declanșa o boală numită Argyria ce transformă nuanța pielii în una albastră. [2] Datorită acestui
fenomen , Argyria poate fi considerată o posibilă cauză a apariției termenului de „sânge albastru”
în rândurile aristocrației ce utiliza vase și tacâmuri din argint pentru a mânca.
Argintul poate fi utilizat ca nanoparticule sau săruri de argint, ambele forme având efect
antibac terian atât către bacterii Gram -pozitive cât și Gram -negative. Una dintre cele mai comune
utilizări ale argintului este tratarea arsurilor. Acesta este folosit sub formă de bandaje impregnate
sau creme ce conțin sulfadezină de argint ca substanță activă. O dată cu dezvoltarea științei
materialelor polimerice, a început să fie folosit în diferite fibre sau scaffolduri. [3]

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

4

În domeniul medicinii dentare, particulele de argint sunt folosite în alcătuirea
nanocompozitelor dentare , glazurarea implanturilor, în substanțe ce împiedică formarea cariilor,
în substanțe pentru îndepărtarea biofilmelor , în anestezie locală, cea folosit ă pentru amorțirea
gingii înainte de injecție și chiar în tratarea cancerului oral . [4][5] Acestea a u început să fie studiate
odată cu realizarea faptului că s-au dezvoltat tulpini rezistente la antibioticele clasice, iar nevoia
de noi metode de tratare a devenit urgentă. Bacteriile din cavitatea orală se organizează în biofilme,
format ce le conferă condiții mai bune proliferare și rezistenț ă la antibiotice. Efectele antifu ngale
împotriva Candida albicans , microorganism ce provoacă infecții ale mucoasei sau stoma tită
dentară, a fost demonstrată prin încorporarea nanoparticulelor de argint în rășină polimerică de
polimetilmetacrilat (PMMA). Pe lângă efecte antimicrobiale , aceste particule pot oferi și
îmbunătățiri mecanice ale rășinii . [5] Testele in vitro confirmă capacitățile antibacteriene ale
nanoparticulelor de argint în combinație , nu numai cu rășini acrilice , dar și în rășini co -polimerice,
adezivi, medicații pe ntru tratamente endodontice și glazuri dentare. [5] Nanoparticulele de argint
sunt folosite în tratamentul cancerului oral datorită proprietății de induce stres oxidativ ce
determină deteriorarea ADN -ului și, în final, apoptoză. [6]
Efect ul antibacterian al nanoparticulelor de argint este direct proporțional cu suprafața
specifică a acestora. Cu cât particulele sunt mai mici cu atât suprafața specifică este mai mare, deci
efectul bactericid este mai accentuat. De aceea nanoparticulele de a rgint agregate au proprietăți
bactericide mai slabe, din cauza faptului că au suprafața de contact mai mică. [4][7] Cu toate că nu
este elucidat complet mecanismul antib acterian al argintului, se cunoaște că ionii de argint sunt
capabili să interacționeze cu diferite structuri din membrana celulei bacteriene. Ionii aderă la
peretele celular și membrana citoplasmatică datorită atracției electrostatice și a afinității către
proteinele ce conțin sulf. Acest proces crește permeabilitatea membranei și perturbă structurile
acesteia. Nanoparticulele de argint stimulează răspunsul la stresul oxidativ ce produce distrugerea
celulei bacteriene și inhibă creșterea și viabilitatea ba cteriană. [5]
Proprietățile anti microbiene pot fi folosite și în alte domenii, cum ar fi construcția
membranelor de cap de duș pentru a împiedica formarea bacteriilor[8], purificarea apei și a aerului ,
vopsele și acoperiri a le suprafețelor sanitare sau în materiale textile .
De asemenea , argintul este folosit ca și catalizator în procesul industrial de transformare a
metanolului în formaldehidă. Nanoparticulele de argint pot fi folosite și în fabricarea de cerneluri

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

5

metalice folosite în electronică. [8] Acestea au proprietăți inedite cum ar fi proprietăți optice
asociate cu rezonanța plasmonilor de suprafață, activitate catalitică, capacitate electrică bun ă a
dublului strat electric și pot fi folosite ca suport de dispersie pentru consolidarea semnalelor
moleculelor organice în spectroscopia Raman. [9]
Studii recente au arătat posibile efecte toxice asupra fibroblastelor și keratinocitel or umane.
Tot odată , s-au observat, în testele in vitro, efecte citotoxice asupra funcției mitocondriale ( dar nu
induc moarte celulară), micșorarea celulară, și inducerea de forme iregulare. Cu toate c ă celulele
au o activitate metabolică mai scăzută , sunt încă viabile. Este suger at în anumite studii că
mitocondria este activată pentru a proteja celula, în mod special nucleul , de acțiunea
nanoparticulelor de argint. Este demonstrat că în timpul aplicației unor pansamente pe bază de
nanoparticule de argint pe pacienți reali, particu lele intră în celulă sub formă de aglomerate, nu se
dizolvă în totalitate și rămân în citoplasma fibroblastelor pe tot parcursul procesului de vindecare,
schimbându -și forma odată cu trecerea timpului. Acest lucru demonstrează că sunt sigure pentru
tratame ntul arsurilor deoarece produc doar o reducere temporară a activității metabolice în celulă,
fără a declanșa apoptoză, celule rămân viabile și pot reprolifera odată ce argintul este pasivat ,
ducând astfel la reconstrucția țesutului dermal in vivo . [3]
Dozajul nanoparticulelor de argint este o problemă importantă, deoarece argintul este toxic
față de toate celule nu numai față de cele microbiene , dar există experimente ce au demonstrat
faptul că în concentrații mici pot produce deteriorarea ADN -ului și genetoxicitate, dar nu au o
citotoxicitate semnificativă către celulele normale. [6]
3. METODE DE SINTEZĂ ȘI REZULTATE
3.1 METODE DE SINTE ZĂ CHIMICE ȘI FIZICE
Nanoparticulele de arg int sunt de obicei sintetizate prin metode de chimie umedă , din
complexe de AgNO3 în prezența agenților reducători. [4] Reducerea chimică cu agenți anorganici
reducători este o metodă simpl ă de sinteză. Ca metode fizice de obținere a nanoparticulelor de
argint sunt procesele de evaporare -condensare și ablație laser . Spre deosebire de cele chimice,
aceste procese au avantajul de a nu avea solvenți reziduali. Prin ablație laser se ob țin nanoparticule
pure, fără utilizarea reactivilor chimici în soluție. Ca dezavantaje ale metodelor fizice sunt timpul

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

6

de sinteză lung ce duce la un consum energetic ridicat care se v a transpune î n costul de
producție .[10]
3.1.1 Sinteză realizată prin m etoda reducerii chimice
În această sinteză s -a folosit citrat tr isodic 1% și azotat de argint (AgNO 3) 1mM.
3.1.1.1 Mod de lucru
Se încălzește sub agitare 50ml de soluție de 1mM AgNO 3 într-un balon Erlenmayer , sub
agitare până ce se ajunge aproape de temperatura de fierbere. După s e adaugă picătură cu picătură
5 ml de citrta t trisodic 1%, sub agitare magnetică. Soluția se încălzește până la schimbarea culorii ,
fapt ce sugerează formarea de nanoparticule de argint. Soluția se răcește la temperatura camerei,
urmând să fie depozitată la 4°C în întuneric. [11]
3.1.1.2 Rezultate
Metodele de analiză a particulelor folosite au fost spectroscopia UV -vis și microscopia
electronică de baleiaj ( SEM ) cu spectroscopie de raze X cu dispersie de energie (EDX ). Cu ajut orul
UV-vis au fo st analizate spectrele de absorbție ale nanoparticulelor proaspăt sintetizate și au fost
comparate cu cele ale nanoparticulelor păstrate timp de un an. Spectrele sunt largi fapt ce sugerează
distribuți a mare a dimensiunilor particulelor de argint. Pentru particulele proaspete , banda
predominantă este poziționată la 412 nm, iar pentru cele îmbătrânite , banda de absorbție este
poziționată la 444 nm. Creșterea în intensitate sugerea ză un proces de agregare și o creștere a
dimensiunii , de la 20 -30 nm la 50 -60 nm . Cu ajutorul SEM și EDX s-a stabilit morfologia și
compoziția chimică elem entală a coloidului de nanoparticule de argint . Acesta prezintă particule
mici sferic e și aglomerări de câte două -trei particule . [11] Analizele au confirmat faptul că în urma
sintezei ș -au obținut nanoparticule de argint.

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

7

Figura 1.1 – Spectrul de absorbție ale nanoparticulelor proaspăt sintetizate [11]

Figura 3.2 – Spectrul de absorbție ale nanoparticule păstrate timp de un an [11]

Figura 3.3- Imagine obținută cu ajutorul SEM și analiz a EDX [11]

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

8

3.1.2 Sinteză realizată prin ablație laser pulsatilă
Ablația laser pulsatilă în m ediu lichid este o tehnică modernă în domeniul nanofabricării,
este rapidă , prietenoasă cu mediul, economică și simplă. Această tehnică implică ablația laser a
unei plăci țintă de metal imersată într -o soluție , acest proces va determina nanoparticulele for mate
în urma procesului să se disperseze în acea soluție. În acest experiment se vor forma
nanocompozite formate din alcool polivinilic și nanoparticule de argint. [12]
În această sinteză s -a folosit: pulbere de alcool polivinilic (PVA), apă ultrapură, o placă
de argint de puritate mare, laser pulsatil Nd:YAG, vase Petri.
3.1.2.1 Mod de lucru
S-a realizat o soluție de PVA dizolvând 0,5g de pulbere de PVA în 500 ml de apă u ltrapură
la 65 ˚C pentru 4 ore sub agitare. După , soluția a fost răcită la temperatura camerei. Placa de argint
de puritate mare a fost imersat ă într -un vas ce conținea 20 ml de soluție de PVA , distanța dintre
placă și aer fiind de 1cm . Laserul Nd:YAG, cu lungime de undă 1064 nm și durata pulsației de 7
ns, a fost ajustat să opereze la o rată de repetiție de 10 Hz și o putere pulsatilă de 75 mJ. Laserul a
fost acționat . S-au format nanocompozite din PVA și nanoparticule de argint ce au fo st puse în
vase Petri timp de 3 zile pentru a forma filme. Filmele formate aveau grosime de aproximativ 2
mm.[12]
3.1.2.2 Rezultate
Metodele de analiză folosite au fost spectrofotometria , SEM cu EDX și difracție cu raze X .
Din difractogramă a rezultat faptul că ablația laser nu a a fectat structura cristalină a PVA -ului, și
că s-au format legături intermoleculare de hidrogen între PVA și particulele de argint , iar
particulele de argint au structura cristalina cubică cu fețe centrate . În graficu l de absorbție UV -vis
se observă un maxim de absorbție la 430 nm, specific particulelor de argint . Din graficele EDX se
observ ă diferența de maxime apărute după intr oducerea argintului. [12]

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

9

Figura 3.4 – Absorbția UV -vis a filmului de
PVA cu și fără argint [12]

Figura 3.5 – Grafic EDX a matricei de
PVA fără nanoparticule de argint [12]

Figura 3.6 – Grafic EDX a matricei de PVA
cu nanoparticule de argint [12]

Figura 3.7 – Difractogram a matricei de
PVA cu și fără argint [12]

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

10

3.2 BIOSINTEZE
Biosinteza nanoparticulelor metalice a luat amploare în ultimii ani datorită nevoii de a
dezvolta tehnologii noi, blânde cu mediul înconjurător, sigure și economice. Mai multe
microorganisme cum ar fi bacteriile sau ciupercile s -au dovedit capabile să sintetize ze intra sau
extracelular materi ale anorganice, având astfel capacitatea de a deveni o metodă prietenoasă cu
mediul de a produce nanoparticule metalice . Comparativ cu bacteriile, ciupercile au o capacitate
mai mare de secretare de substanțe bioactive, asta făcându -le mai bune pentru sint eze pe scară
largă .[13]

3.2.1 Sinteză mediată de bacterii utilizând Pseudomonas stutzeri AG259
Pseudomonas stutzeri AG25 9 este o bacterie Gram -negativă de tip bacil ce se găsește în
soluri bogate în argint, toxic pentru alte tipuri de bacterii . [14][15]
În această sinteză au fost folosite: cultură de Pseudomonas stutzeri AG259 (a fost crescut ă
în bulion Lennox L) și azotat de argint (AgNO 3) ca sursă de ioni de argint Ag+.
3.2.1.1 Mod de lucru
Bacteria a fost crescută pe un substrat de agar Lennox L ce conținea 50 mM AgNO3, la
30°C pentru 48 de ore în întuneric. Celulele au fost recoltate și fixate pentru 2 ore în 2.5%
glutaraldehidă în apă distilată, urmând să fie sedimentate și spălate. Au fost încorporate în rășină
epox idică ce a fost polimerizată. Au fost t ăiate secțiuni ultrasubțiri ce au fost analizate. [15]
3.2.1.2 Rezultate
Pentru analiza celulelor au fost folosite TEM și difracția cu raze X. În urma TEM se poate
observa cum celulele au acumulat argint în cantități mari între peretele celular și membrana
plasmatică , în granule de tip vacuole. Particulele au întinderi liniare de peste 200 nm. În urma
difractogramei 91% din atomi au fost argint, restul fiind titan , de la grilajul folosit în analiză, și
clor și sodiu de la elemente organice din împrejur imi. Un număr mic de particule au cristalizat sub
forma d e Ag2S.[15] În concluzie, metoda nu este una perfectă, mărimea particulelor fiind în afara
domeniului nano (1 -100nm), dar cu siguranță a fost un punct de plecare, studiul fiind realizat în
1999.

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

11

3.2.2 Sinteză mediată de fungi utilizând Aspergillus terreus
Aspergillus terreus este o ciupercă , un mucegai ce se găsește peste tot în pământ, praf sau
plante descompuse. Aceasta este folosită în industrie pentru a produce acizi organici sau enzime.
A fost inițial surs ă pentru medica mente ce scad nivelul de colesterol .[16]
Sinteza nanoparticulelor de argint este realizată prin reducție de ioni de argint apoși în
cultură de supernatanț i de Aspergillus terreus la temperatura camerei. [13]
În această sinteză au fost folosite: soluție de filtrat de celule de Aspergillus terreus și azotat
de argint (AgNO 3) ca sursă de ioni de argint Ag+.
3.2.2.1 Mod de lucru
Se adaugă AgNO 3 în soluția ce conținea celule de Aspergillus terreus . După adiți e soluția
și-a schimbat culoarea din galben deschis în maro în câteva ore, în timp ce în proba de control fără
AgNO 3 nu s-au produs schimbări . Această schimbare de culoare demonstrează formarea de
nanoparticule de argint. Intensitatea culorii nu s -a schimbat timp de 24 de ore de unde rezultă c ă
particulele erau bine dispersate în soluție, fără să fi agregat. [13]

Figura 2- Soluția inițial ă de celule de Aspergillus terreus fără AgNO 3 (A) și soluția după
adăugarea de AgNO 3, după 24 de ore (B) [13]
3.2.2.2 Rezultate
Particulele au fost analizate cu ajutoru l TEM și a difracție cu raze X. Prima metodă de
analiză a fost TE M. În urma imaginilor obținute și a histogramelor realizate cu ajutorul lor, s -a
constatat ca particulele erau sferice, polidisperse, cu diametrul mediu de 4,3 nm, variind de la 1

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

12

până la 20 de nm, majoritatea fiind sub 10 nm. [13]Acest lucru confirmă faptul că s -au obținut
nanoparticule.

Figura 3.9 – Imaginea obținută cu ajutorul TEM a nanoparticulelor (A) și histograma pe baza
acesteia (B) [13]
A doua metod ă de analiza a fost difracția cu raze X. Din difractogramă au rezultat maxime
de difracție de intensitate ridicată corespunzătoare nanoparticulelor de argint, ce corespund
structurii cubice cu fețe centrate . De asemenea , au putut fi observate impurități ce au fost asociate
clorurii de argint ce ar fi putut fi rezultată în urma reacției cu ionii de clor implicați în realizarea
soluții de celule de Aspergillus terreus. În urma de analizei cu ajutorul difracției de raze X
dimensiune a particulelor a fost de 5,2 nm, rezultat în acord cu analiza TEM. [13] Aceste analize
confirm ă că s-au ob ținut nanoparticule de argint.

Figura 3.10 – Difractograma nanoparticulelor de argint [13]
3.2.3 Sinteză mediată de fungi utilizând Penicillium fellutanum
Penicillium fellutanum este un tip de mucegai ce se găsește în sol și pe suprafața
semințelor, poate tolera uscăciune și salinitate extremă , din această cauză poate fi găsit în
sedimentele mangrovel or costale. Acesta poate solubiliza fosfații de fier și aluminiu eficient .[17]

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

13

În această sinteză s -a folosit: cultură de biomasă de Penicillium fellutanum (mucegaiul a
fost crescut aerobic în mediu lichid ce conținea KH 2PO 4–7.0 g/l; K 2HPO 4–2.0 g/l; MgSO 4–0.1 g/l;
(NH 4)2SO 4–1.0 g/l; extract de drojdie –0.6 g/l; și glucoză –10.0 g/l; la 25 ˚C într -un agitator orbital
la 150 rpm) și azotat de argint (AgNO 3) ca sursă de ioni de argint Ag+.[18]
3.2.3.1 Mod de lucru
S-a realizat un filtrat de celule de Penicillium fellutanum prin adăugarea a 20g de biomasă
proaspătă în 200 ml apă deionizată pentru 72 de ore la 25 ˚C, într -un pahar Erlenmayer , soluția
formată a fost filtrată printr -o hârtie de filtru Whatmann nr.1 . Sinteza de nanoparticule de argint a
fost realizată mixând 1mM de AgNO 3 cu 50 ml de f iltrat într -un pahar Erlenmayer de 250 ml,
agitat la temperatura camerei în întuneric. A fost realizată si o probă de control, fără AgNO 3. După
adiția de AgNO 3 în soluția ce conținea celule de Penicillium fellutanum, aceasta și -a schimbat
culoarea din galb en pal în maro, în timp ce în proba de control fără AgNO 3 nu s-au produs
schimbări. Această schimbare de culoare demonstrează formarea de nanoparticule de argint. [18]

Figura 3 – Filtratul cu ioni de argint la începutul reacției (a) și după 24 de ore (b) [18]
3.2.3.2 Rezultate
Particulele au fost analizate cu ajutorul TEM și UV-vis. În acest experiment a fost studia tă
și influența parametrilor temperatură , pH, salinitate și sursă de sodiu în producția de nanoparticule
de argint, pentru a putea optimiza procesul. Acest lucru s -a obținut variind cate un parametru pe
rând temperatură (0, 5, 20, 30, 40 ◦C), pH (5.0, 5.5, 6.0, 6.5, 7.0, 7.5), salinitate (1,2,3,4,5% NaCl),
concentrația de AgNO 3 (0.5, 1, 1.5, 2.0, 2.5 mM AgNO 3) și timpul de incubație (0 –48 h). Absorbția

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

14

maximă a fost la 430 nm, la această lungime de undă cea mai mare densitate optică a fost atinsă la
perioada de incubare la 24 de ore, pH 6, temperatura de 5 C, la concentrația de AgNO 3 1,0 mM .
În urma soluției obținute s -a obținut un film de nanoparticule de argint pe grilele de cupru acoperite
cu carbon TEM și au fost analizate. În urma analizei s -a constat că particulele aveau formă sferică
și aveau dimensiuni cuprinse între 5 -25nm. [18]

Figura 3.12 – Absorbția (A), influența temperaturii(B), influența timpului de inc ubare(C),
influența concentrație de AgNO 3 (D), influența pH -ului (E), influența salinității(F) [18]

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

15

Figura 3.13- Imagine obținută cu ajutorul TEM a nanoparticulelor de argint [18]
3.2.4 Sinteză mediată de bacterii utilizând Bacillus licheniformis
Bacillus licheniformis este o bac terie Gram -pozitivă întâlnită în sol și pe pene de păsări, în
special penajul pieptului și spate lui, cel mai adesea la păsările de la sol și speciile acvatice. [19] În
acest experiment Bacillus licheniformis este colectat din apă de canal , în flacoane sterile .[20]
În această sinteză s -a folosit: cultură de biomasă de Bacillus lic heniformis și azotat de
argint (AgNO 3) ca sursă de ioni de argint Ag+.
3.2.4.1 Mod de lucru
Biomasa a fost realizată prin inocularea bacteriei în bulion steril, 2g de biomasa umedă
fiind adunată în momente diferite. Biomasa a fost spălată cu soluție tampon de fo sfat cu pH 7 de
trei ori și colectată într -un pahar Erlenm ayer. O soluție de 1 mM de AgNO 3 a fost realizată utilizând
apă deionizată . Câte 100ml de soluție a fost adăugată biomasei colectate . [20]
3.2.4.2 Rezultate
Metodele de analiză folosite au fost UV -vis, SEM și difracția cu raze X. Culoarea soluție
s-a schimbat din galben pal în maro, fapt ce dovedește că au fost formate nanopartic ule de argint.
Au fost realizate probe control ce au dovedit c ă fără celule culoare nu se schimbă, deci mediul nu
influențează formarea de particule . Absorbția maximă a fost l ocalizată între 420 și 430 nm. În

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

16

urma SEM s -a stabilit că particulele obținute au dimensiuni cuprinse între 2 și 100 nm. În urma
difracției cu raze X s-a stabilit că s -au obținut particule de argint a căror demisiune medie este de
50nm. [20]

Figura 3.14- Soluția ce conține nanoparticule de argint la 24 de ore după expunerea celulelor la
AgNO 3 (A), soluție cu celule moarte de B. licheniformis expuse la AgNO 3 (B), soluție de AgNO 3 fără
celule(C) [20]

Figura 4 – Imagine ob ținută cu ajutorul SEM a particulelor de argint (a) și difractograma ob ținută
prin difracț ia cu raze X (b) [20]

Figura 3.16 – Spectrul de absorbție în UV -vis[20]

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

17

3.2.5 Sinteză mediată de bacterii util izând Morganella psychrotolerans
Morganella psychrotolerans este o enterobacterie ce a fost izolată din somon afumat la
rece ce a provocat un focare de intoxicare cu histamină, în Danemarca. Are mai multe tulpini, de
asemenea , izolate din somon afumat . [21]
În această sinteză au fost folosite: cultură de biomasă de Morganella psychrot olerans (a
fost crescută în bulion Luria -Bertani fără adiție de NaCl ce conținea 1% peptonă, 0.5% extract de
drojdie, pH 6.8 in apă deionizată la 15, 20, 25 °C pentru 24 de ore la 4 °C pentru 5 zile într -un
agitator) și azotat de argint (AgNO 3) ca sursă d e ioni de argint Ag+.
3.2.5.1 Mod de lucru
A fost adă ugat 5 mM de AgNO 3 în substrat ul folosit . După adiția de AgNO 3, soluțiile au
fost incubate pentru 20 ore, 24 ore, 5 zile, și 14 zile la 25, 20, 15, și 4 °C în agitare. A fost realizată
și o probă de control î n care s -a adăugat 5 mM de AgNO 3 în mediul de cultură. Nu s -au observat
schimbări ale culorii, deci ionii de Ag+ nu au fost reduși de mediul de cultură. [22]
3.2.5.2 Rezultate
Particulele au fost analizate prin UV -vis, TEM și difracție de raze X. În urma acestor
analize s -a ajuns la concluzia că temperatura optimă de creștere a Morganella psychrotolerans este
20˚C. Majoritar, s -au obținut particule sferice de circa 2 -5 nm în diametru cu puține nanoplăci cu
dimensiuni de 100 -150 nm. Din difractogramă a rezultat că s -a obținut argint cu structură cubic ă
cu fețe centrate .[22] În concluzie , în urma acestui experiment s -au obținut nanoparticule de argint
cu puține nanoplăci de argint.

Figura 5 – Imagine obținută cu TEM a nanoparticulelor de argint sintetizate la 25 C după 20 de
ore(a), 20 C după 24 de ore (b), 15 C după 5 zile (c) și 4 C după 15 zile (d) [22]

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

18

Figura 3.18- Absorbția particulelor în
funcție de temperatura de sintetizare [22]

Figura 6 – Difractograma nanoparticulelor
de argint [22]

4. DISCUȚII
4.1 DISCUȚII GENERALE
În urma rezultatelor obținute , se constată că în reacțiile în soluții , un mod de a determina
dacă s -au format nanoparticule de argint este schimbarea culorii soluției în maro. Absorbția
nanoparticulelor de argint este 430 nm, dar aceasta poate varia în funcție de dimensiunile
particulelor. Dimensiunea particulelor este influ ențată atât de metoda de sinteză cât si de condițiile
în care aceasta a fost realizată , cum ar fi temperatura, pH -ul, cantitatea de AgNO 3 folosită și timpul
de incubare. Particulele obținute au fost analizate cu ajutorul TEM, SEM, UV -vis, a difracției cu
raze X și a EDX.
4.2 INFLUENȚA FORMEI ASUPRA EFECTULUI ANTIBACTERIAN
În metodele de sinteză abordate anterior s -au obținut majoritar argint sub formă de
nanoparticule sferice , dar acesta nu este singurul tip de structură pe care argintul î l poate avea.
Acesta poate fi obținut e și sub formă de nano fire, prin sinteză de tip de poliol [23], nanotije sau

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

19

nanoplăci triunghiulare. [24] Se pare ca activitatea antibacteriană a particulelor de argint depinde
de forma acestora nu numai de suprafața de contact , în special privind inhibarea bacteriilor . [24]

Figura 4.1 – Bacterii E. Coli netratate (A), bacterii E. Coli crescute pe strat de agar cu argint,
săgețile indică parțile deterioarate ale mebranei, însă celulele sunt viabile (B), celule tratate cu nanoplăci
triunghiulare ce sunt reprezentate prin petele negre de pe suprafața celulei (C), membrana celulară a unei
celule tratate cu nanoparticule sferice de argint (D), membrana celulară a unei celule tratate cu nanoplăci
triunghiulare de argint (E) [24]

Figura 4.2 – Curba de crește a E. Coli de concentrație 10 -7 CFU/ml în prezența diferitor tipuri de
particule de argint: AgNO 3 (A), nanoparticule sferice (B), nanoparticule triunghiulare (C), nanoparticule
sferice în o concentrație de bacterii de 10 -5 CFU/ml (D) [24]

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

20

4.3 CITOTOXICITATE
În urma tuturor aplicațiilor în care sunt folosite, particulele de argint ajung în mediul
înconjurător . Majoritatea studiilor asupra toxicologiei acestor particule sunt făcute in vitro , fiind
in vivo . Pe animale, sunt studii ce sugerează fap tul că inhalarea de nanoparticule de argint are
efecte alergice și inflamatoarea asupra șoarecilor alergici c ât și asupra celor sănătoși. După 7 zile
de expunere, acestea se acumulează în special în plămâni și induc răspunsuri inflamatoare în zona
peritone ală.[25] În studiul realizat de către Universitatea Națională din Singapore în 2008 pe
embrioni de pești zebră, s -a constatat că nanoparticulele de argint au influențează dezvolt area
embrionilor în funcție de concentrația la care aceștia au fost expuși. Particulel e de argint au fost
încapsulate în agenți stabilizanți solubili în apă, amidon și BSA(borohidrură de sodiu), și au arătat
stabilitate și uniformitatea pe tot parcursul experimentului. Nu au format aglomerați și nu au
precipitat așa că rezultatele testului nu au fost influențate de efecte independente nedorite.
Rezultatele au arătat că toxicitatea nanoparticulelor de argint asupra speciilor acvatice este
dependentă de concentrație la care au fost expuse. Toxicitatea s -a manifestat prin scăderea ritmului
cardiac, mortalitate ridicată și întârzierea eclozării. De asemenea, cu ajutorul microscopiei
electronice cu transmisie de electroni (TEM) s -a demonstrat ca particulele au o tendință de a se
acumula în nucleu, putând provoca deteriorare și instabilitate genomi că. [26]

Figura 4.3 – Grafice ce reprezintă toxicitatea nanoparticulelor de argint înca psulate în amidon(Ag –
starch) și cea a celor incapsulate în BSA (Ag -BSA) în funcție de ritmul cardiac, rata eclozării și rata de
moratlitate în funcție de concentrație [26]

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

21

Figura 4.4 – Imagini microscopice ale embrionilor de control, ce s -au dezvoltat normal(A), ale
embrionilor ce au fost incubați cu 5 µg /ml−1 Ag-BSA, ce prezintă un lichid lipicios cu particule maro în
corion (B), embrioni ce se asemeană cu cei morți(C). Imagini optic e ale acoperiri lipicioase cu pete maro,
izolate din embrioni în concentrație de nanoparticule de argint de 10 μg /ml-1 (D). Imagine a embrionilor de
control ce nu prezintă pătare nucleară sau acoperire lipiciosă(E), imagine a embrionilor tratați ce prezint ă
urme clare pătare nucleară(F). Imagini optice ale larvelor de control sănătoase(G), ale larvelor ce au fost
incubate cu nanoparicule de argint în amidon, ce prezintă malformații(H) și ale larvelor ce au fost incubate
cu Ag -BSA de concentrație 100 µg /ml−1, ce prezintă de asemenea malformații(I). Nanoparticulele de argint
folosite au fost colorate cu portocaliu de acridină, iar în urma microscopie de fluorescență s -au obținut
următoarele imagini: ale embrionilor de control(J), ale embrionilor incubați cu Ag -BSA de concentrație 50
µg/ml−1(K) și a embrionilor incubați cu nanoparicule de argint în amidon de concentrație 50 µg /ml-1 (L),
petele de culoare verde deschis reprezntă celule apoptotice. [26]

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

22

5. CONCLUZII
Nanoparticulele de argint au foarte multe aplicații atât în domeniul medical cât și în cel
electronic. Acestea pot fi obținute în numeroase moduri printre care ablație laser, reducere chimică
și biosinteză mediată de bacterii și ciuperci . Biosinteza evolue ază și oferă noi oportunități de a
produce nano particule metalice într -un mod prietenos cu mediul. Acest tip de sinteză este unul
eficient și ușor ce poate înlocui metodele poluante de sinteză a particulelor metalice .
Efectul antibacterian al particulelor este influențat de dimensiunea acestora cât și de forma
particulelor. Studiile ce dovedesc c ă aceste particule au o influență negativă asupra vietăților
trebuie luate în considerare pentru a putea să ne folosim de proprietățile lor fără a crea probleme
noi. Există și studii ce demonstrează faptul că nanoparticulele de argint, din aplicațiile folosite în
tratamentul arsurilor, doar reduc activitatea metabolică a mitocondriei dar nu induc moarte
celulară. Acest lucru trebuie avut în vedere , deoarece multe st udii calculează moartea celulară în
funcție de activitatea mitocondrială.
În concluzie, i nfluența nanoparticulelor de argint asupra organismelor vii înc ă trebuie
studiată, iar utilizarea lor trebuie reglementată , în special eliberarea lor în mediul înconju rător .
Studiile ce arată potențiale efecte toxice ale acestor particule nu trebuie să creeze frică ci trebuie
să stimuleze activitatea științifică din acest domeniu pentru a găsi răspunsuri la întrebările legate
de mecanismul lor de acționare asupra celule lor vii .

6. BIBLIOGRAFIE

[1] J. Dissemond, J. G. Böttrich, H. Braunwarth, J. Hilt, P. Wilken, and K. C. Münter,
“Evidence for silver in wound care – meta -analysis of clinical studies from 2000 –2015,”
JDDG – J. Ger. Soc. Dermatology , vol. 15, no. 5, pp. 524 –535, May 2017, doi:
10.1111/ ddg.13233.
[2] “Argyria – Wikipedia.” https://en.wikipedia.org/wiki/Argyria (accessed Nov. 10, 2020).
[3] C. Rigo et al. , “Active silver nanoparticles for wound healing,” Int. J. Mol. Sci. , vol. 14, no.
3, pp. 4817 –4840, Mar. 2013, doi: 10.3390/ijms1403481 7.
[4] K. D. Jandt and D. C. Watts, “Nanotechnology in dentistry: Present and future perspectives
on dental nanomaterials,” Dent. Mater. , Sep. 2020, doi: 10.1016/j.dental.2020.08.006.

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

23

[5] V. T. Noronha et al. , “Silver nanoparticles in dentistry,” Dental Ma terials , vol. 33, no. 10.
Elsevier Inc., pp. 1110 –1126, Oct. 01, 2017, doi: 10.1016/j.dental.2017.07.002.
[6] T. Zhang, L. Wang, Q. Chen, and C. Chen, “Cytotoxic Potential of Silver Nanoparticles,”
Yonsei Med. J. , vol. 55, no. 2, p. 283, Mar. 2014, doi: 10 .3349/ymj.2014.55.2.283.
[7] I. I. Ioan CURTA REZUMAT, “UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAȘOV.”
[8] J. M. Cheon, J. H. Lee, Y. Song, and J. Kim, “Synthesis of Ag nanoparticles using an
electrolysis method and application to inkjet printing,” Colloids Surfa ces A Physicochem.
Eng. Asp. , vol. 389, no. 1 –3, pp. 175 –179, 2011, doi: 10.1016/j.colsurfa.2011.08.032.
[9] I. Popa, I. -M. Nicola, V. Ceară, C. Boboc, and C. Alexandra DANEȘ, “Obținerea și
utilizarea nanoparticulelor de argint (Silver Nanoparticles Synthe sis and Applications) (Full
text in Romanian).”
[10] I. E. Blejan and A. L. Arsene, “Antibacterian effect of silver nanoparticles. Mechanisms of
action,” Farmacist.ro , vol. 4, no. 183, p. 39, 2018, doi: 10.26416/FARM.183.3.2018.1964.
[11] D. M. Andrieș, “N anoparticule În Suspensii Coloidale Cu Impact Asupra Unor Medii
Biologice,” pp. 1 –35.
[12] A. M. Mostafa and A. A. Menazea, “Polyvinyl Alcohol/Silver nanoparticles film prepared
via pulsed laser ablation: An eco -friendly nano -catalyst for 4 -nitrophenol deg radation,” J.
Mol. Struct. , vol. 1212, p. 128125, 2020, doi: 10.1016/j.molstruc.2020.128125.
[13] G. Li et al. , “Fungus -mediated green synthesis of silver nanoparticles using aspergillus
terreus,” Int. J. Mol. Sci. , vol. 13, no. 1, pp. 466 –476, Dec. 2012, doi:
10.3390/ijms13010466.
[14] “Pseudomonas stutzeri – Wikipedia.” https://en.wikipedia.org/wiki/Pseudomonas_stutzeri
(accessed Nov. 14, 2020).
[15] T. Klaus, R. Joerger, E. Olsson, and C. G. Granqvist, “Silver -based crystalline
nanoparticles, microbially fabricated,” Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. , vol. 96, no. 24, pp.
13611 –13614, Nov. 1999, doi: 10.1073/pnas.96.24.13611.
[16] “Aspergillus terreus – Wikipedia.” https://en.wikipedia.org/wiki/Aspergillus_terreus
(accessed Nov. 13, 2020).
[17] “Home – Penicillium fellutanum ATCC 48694 v1.0.”
https://mycocosm.jgi.doe.gov/Penfe1/Penfe1.home.html (accessed Nov. 14, 2020).
[18] K. Kathiresan, S. Manivannan, M. A. Nabeel, and B. Dhivya, “Studies on silver
nanoparticles synthesized by a marine fungus, Penicillium fellutanum isolated from coastal
mangrove sediment,” Colloids Surfaces B Biointerfaces , vol. 71, no. 1, pp. 133 –137, 2009,
doi: 10.1016/j.colsurfb.2009.01.016.
[19] “Bacillus licheniformis – Wikipedia.” https://en.wikipedia.org/wiki/Bacillus_licheniformis
(accessed Nov. 14, 2020).

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ

24

[20] K. Kalimuthu, R. Suresh Babu, D. Venkataraman, M. Bilal, and S. Gurunathan,
“Biosynthesis of silver nanocrystals by Bacillus licheniformis,” Colloids Surfaces B
Biointerfaces , vol. 65, no. 1, pp. 150 –153, 2008, doi: 10.1016/ j.colsurfb.2008.02.018.
[21] “Morganella psychrotolerans – Global Catalogue of Microorganisms.”
http://gcm.wfcc.info/speciesPage.jsp?strain_name=Morganella psychrotolerans (accessed
Nov. 14, 2020).
[22] R. Ramanathan, A. P. O’Mullane, R. Y. Parikh, P. M. S mooker, S. K. Bhargava, and V.
Bansal, “Bacterial kinetics -controlled shape -directed biosynthesis of silver nanoplates using
morganella psychrotolerans,” Langmuir , vol. 27, no. 2, pp. 714 –719, Jan. 2011, doi:
10.1021/la1036162.
[23] S. Coskun, B. Aksoy, an d H. E. Unalan, “Polyol synthesis of silver nanowires: An extensive
parametric study,” Cryst. Growth Des. , vol. 11, no. 11, pp. 4963 –4969, Nov. 2011, doi:
10.1021/cg200874g.
[24] S. Pal, Y. K. Tak, and J. M. Song, “Does the antibacterial activity of silver nanoparticles
depend on the shape of the nanoparticle? A study of the gram -negative bacterium
Escherichia coli,” Appl. Environ. Microbiol. , vol. 73, no. 6, pp. 1712 –1720, Mar. 20 07, doi:
10.1128/AEM.02218 -06.
[25] H. C. Chuang et al. , “Allergenicity and toxicology of inhaled silver nanoparticles in
allergen -provocation mice models,” Int. J. Nanomedicine , vol. 8, no. 8, pp. 4495 –4506,
Nov. 2013, doi: 10.2147/IJN.S52239.
[26] P. V. Asharani, Y. Lian Wu, Z. Gong, and S. Valiyaveettil, “Toxicity of silver nanoparticles
in zebrafish models,” Nanotechnology , vol. 19, no. 25, p. 255102, Jun. 2008, doi:
10.1088/0957 -4484/19/25/255102.