Notícia com publicação científica
Cientistas desenvolvem nanocristais que podem eliminar bactérias sob luz visível
Nova estratégia de proteção de nanocristais de perovskita de haleto aumenta a resistência à degradação e viabiliza seu uso como antimicrobiano

Wikimedia Commons

Micrografia eletrônica de baixa temperatura de um aglomerado de bactérias E. coli, ampliada 10.000 vezes

27 de novembro de 2024, 10:16

Fonte

George Hale, Universidade Rice

Publicação Original

Universidade Rice

Áreas

Biofísica, Ciência dos Materiais, Engenharia Ambiental, Fotônica, Nanotecnologia, Qualidade da Água, Saneamento

Compartilhar

Resumo

Após anos de estudo, cientistas desenvolveram um novo nanocristal de perovskita de haleto que se mostrou eficaz em matar bactérias em um fluido sob luz visível sem experimentar degradação, que é comum nestes materiais.

Um novo método usando duas camadas de dióxido de silício para proteger os nanocristais da degradação foi usado em experimentos com nanocristais de perovskita de haleto à base de chumbo e bismuto para testar sua eficácia antimicrobiana e estabilidade em água.

Foco do Estudo

Aperfeiçoar a metodologia de proteção conta a degradação de nanocristais de perovskita de haleto com a finalidade de validar sua eficácia como agente antimicrobiano em meio fluido.

Por que é importante?

Os nanocristais de perovskita de haleto têm propriedades ópticas e elétricas únicas que os tornam candidatos promissores para aplicações de energia solar, bioimagem e fotocatálise, que é a aceleração de reações químicas causada pela luz na presença de um catalisador.

No entanto, apesar de serem materiais baratos e de fácil produção, os nanocristais de perovskita são altamente propensos à degradação em água e fluidos biológicos, limitando seu potencial em aplicações biomédicas.

O potencial de novos materiais para eliminar contaminantes da água ganhou destaque nos últimos anos com preocupações crescentes sobre patógenos emergentes e taxas crescentes de resistência a antibióticos.

Pesquisas realizadas nos últimos anos mostraram que nanocristais de perovskita de haleto podem matar bactérias em ambientes aquosos produzindo espécies reativas de oxigênio por fotocatálise.

Espécies reativas de oxigênio, como o oxigênio singlete, reagem com proteínas, lipídios e material genético em células bacterianas, destruindo-as efetivamente.

Estudo

Após anos de tentativas anteriores, pesquisadores da Universidade Rice, nos EUA, realizaram novos experimentos com nanocristais de perovskita de haleto (HPNCs, da sigla em inglês)  à base de chumbo e bismuto para testar sua eficácia antimicrobiana e estabilidade na água.

No estudo, os cientistas usaram um novo método para revestir os HPNCs com duas camadas de dióxido de silício, a fim de prolongar sua curva de degradação.

A nova tecnologia inclui uma estratégia para obter espessuras ideais para cada uma das camadas de dióxido de silício.

“Duas camadas são mais eficazes do que uma camada mais espessa. Não é apenas um aumento da espessura. Precisávamos de uma estratégia porque o revestimento tem que ser processado de maneiras específicas”, disse o Dr. Jun Lou, professor de Ciência dos Materiais e Nanoengenharia na Universidade Rice.

O estudo foi publicado na revista científica Nano Letters.

A transferência de energia de perovskitas pode produzir espécies reativas de oxigênio. O desafio é obter a espessura certa para proteger a perovskita e ainda permitir a transferência de energia

Yifan Zhu, pesquisador de pós-doutorado no laboratório do professor Jun Lou

Resultados

Após o revestimento dos nanocristais, os pesquisadores testaram as propriedades antimicrobianas e a durabilidade de seus novos HPNCs de revestimento duplo.

Foram escolhidos chumbo e bismuto porque os HPNCs feitos com ambos os metais são altamente eficazes sob luz visível e produzem oxigênio singlete em vez de hidróxido, o que pode ser prejudicial a outros organismos.

Os cientistas observaram que ambas as variedades metálicas de HPNCs mostraram pouca ou nenhuma propriedade antimicrobiana sem a presença de luz.

Entretanto, sob níveis relativamente baixos de luz visível, ambos os HPNCs destruíram mais de 90% da bactéria E. coli na solução após seis horas. Além disso, e mostrando o sucesso do novo revestimento, ambos os HPNCs mostraram muito pouca degradação durante o período de teste de quatro dias.

O revestimento de dióxido de silício de camada dupla provou ser eficaz na proteção de HPNCs contra a degradação, permitindo a transferência necessária de energia.

Os HPNCs à base de chumbo tiveram o melhor desempenho antimicrobiano, mas os materiais à base de bismuto também tiveram um bom desempenho.

“O benefício do bismuto é evitar o uso de chumbo, que é sempre uma preocupação se absorvido pelo corpo. Você quer encontrar o equilíbrio certo com um material que tenha um desempenho bom o suficiente e que seja seguro”, destacou o professor Jun Lou.

As descobertas do estudo mostraram que os HPNCs revestidos com duas camadas de dióxido de silício têm potencial para uso como agentes antimicrobianos fotocatalíticos.

A eliminação de contaminantes orgânicos torna esses materiais bons candidatos para uso no tratamento de água.

Pesquisas futuras podem validar outra aplicações dos HPNCs, até mesmo ​​em novas terapêuticas.

Em suas publicações, o Portal SciAdvances tem o único objetivo de divulgação científica, tecnológica ou de informações comerciais para disseminar conhecimento. Nenhuma publicação do Portal SciAdvances tem o objetivo de aconselhamento, diagnóstico, tratamento médico ou de substituição de qualquer profissional da área da saúde. Consulte sempre um profissional de saúde qualificado para a devida orientação, medicação ou tratamento, que seja compatível com suas necessidades específicas.

Autores/Pesquisadores Citados

Dr. Jun Lou

Professor de Ciência dos Materiais e Nanoengenharia na Universidade Rice

Yifan Zhu

Pesquisador de pós-doutorado na Universidade Rice

Instituições Citadas

Publicação

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a revista científica Nano Letters (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página da Universidade Rice (em inglês).

Comunique um Erro

Leia também:

Rolar para cima