A-Z ELEKTRO zaří / říjen 2017

VĚDA A VÝZKUM září/říjen 2017 | A-Z ELEKTRO | 111 Regionální centrum pokročilých technologií a materiálů Šlechtitelů 27 783 71 Olomouc Tel.: (+420) 585 634 973 Email: rcptm@upol.cz www.rcptm.com Facebook: https://www.facebook.com/rcptmcz N anočástice stříbra jsou využitelné v povrchem zesílené Ramanově spektroskopii (Surface Enhanced Raman Spectroskopy - SERS), při níž lze jejich prostřednictvím detekovat dokonce i jednotlivé molekuly. Díky velkému spe- cifickému povrchu nacházejí tyto částice uplatnění i v katalýze a nezůstávají pozadu ani v oblasti biosenzorů. Nicméně patrně nejčastěji se o nanočás- ticích stříbra hovoří ve spojitosti s jejich výjimečnou antibakteriální aktivitou. Právě tato vlastnost byla již v roce 2006 popsána odborníky z olomoucké Příro- dovědecké a Lékařské fakulty Univerzity Palackého. Publikace, která jako první kvantifikovala vztah mezi antibakteriální aktivitou nanočástic stříbra a jejich veli- kostí, se stala jednou z nejcitovanějších prací v této oblasti. Tato a další navazu- jící studie prokázaly, že antimikrobiální aktivitu vykazují nanočástice stříbra o průměrné velikosti do 100 nm. Pouze takové částice jsou dostatečně antimikro- biálně aktivní, aby i v nízké koncentraci zabránily nárůstu bakteriálních kolonií. Navíc jsou účinné také vůči řadě bakterií rezistentních vůči antibiotikům. S ros- toucí průměrnou velikostí nanočástic stříbra pak antimikrobiální efekt klesá. Velikost v řádu jednotek až desítek na- nometrů ovšem nanočástice stříbra staví i do negativního světla. V poslední době se právě jejich velikost stala důvodem obav. Antimikrobiálně aktivní nanočástice stří- bra jsou totiž natolik malé a pohyblivé, že by se mohly například nekontrolovatelně uvolnit do životního prostředí a zásad- ním způsobem ovlivnit potravní řetězec na nejnižší úrovni. Proto se vědci snaží nanočástice stříbra při jejich aplikaci zafixovat na pevné substráty s cílemmi- nimalizovat nepříznivé dopady na životní prostředí a zároveň zajistit systematizaci a lokalizaci požadovaného účinku. Pro potřeby jakékoliv reálné aplikace a na základě výše zmíněného je nutné nanočástice stříbra chemicky ukotvit na makroskopickém substrátu, který zabrání jejich volné migraci. Obecně lze nanočástice stříbra upevnit na jakýkoliv povrch pomocí patentované, univerzální dvoukrokové metody, která byla vyvinuta právě v RCPTM a je chráněna evropským i americkým patentem. Bez zbytečného použití stabilizačních a redukčních činidel je možné tímto způsobem provést úspěšnou funkcionalizaci povrchů pomocí nanočástic stříbra například u tracheos- tomických kanyl (Obr. 1), hypodermálních jehel či chirurgických nití. V případě povrchů mechanicky silně namáhaných, které jsou právě z tohoto důvodu ošetřovány povrchovým lakem, se přímo nabízí přídavek nanočástic stříbra ve formě vysoce koncentrované disperze či prášku do celého objemu nanášené vrstvy laku. Předpokladem úspěšné aplikace je ale homogenní integrace nanočástic stříbra v celém objemu bez toho, aby do- cházelo k jejich agregaci. Tímto způsobem Obr. 1: Tracheostomická trubice funkcionalizovaná nanočásticemi stříbra. Snímky ze skenovacího elektronového mikroskopu potvrzují přítomnost nanočástic stříbra na všech částech této trubice (drobné bílé tečky na snímcích představují nanočástice stříbra) i přesto, že jsou jednotlivé části trubice zhotoveny z rozličných materiálů. může být zajištěna dlouhodobá antimik- robiální ochrana „ošetřeného“ předmětu. Na aplikaci této technologie RCPTM v současné době spolupracuje s řadou průmyslových partnerů. Funkcionalizovat materiály s (nano) vláknitou strukturou, například membrá- nové filtry, nanočásticemi stříbra je na­ opak poměrně komplikované, a to i s po- mocí uvedené metody. Pokud je nutné, aby zůstala zachována porozita takové struktury, jeví se jako výhodnější varianta “předúpravy“ samotných vláken před jejich přípravou a následná imobilizace nanočástic stříbra (patentová přihláška CZ 2016-38; PCT/CZ2017/050002). (obr. 2). Nanočástice jsou opět kovalentně kotveny, což zamezuje jejich uvolňování. Díky po- vaze procesu imobilizace nejsou ovlivněny charakteristické vlastnosti samotných filtračních membrán. Vzhledem k tomu, že jsou takto imobilizované částice anti- mikrobiálně aktivní, získává vytvořený kompozitní nanovlákenný materiál právě tuto přidanou hodnotu. Imobilizované nanočástice stříbra jsou schopné zabránit tvorbě biofilmů na filtrech a membránách a prodloužit tak jejich životnost. To vše bez rizika nežádoucího uvolňování nano- částic stříbra do prostředí. Obr. 2: Polyurethanová nanovlákna funkcionalizovaná nanočásticemi stříbra (drobné bílé tečky na vláknech).