نقره با نماد Ag، در شماره 47 هفتم جدول تناوبی قرار دارد که قوی ترین هدایتگر الکتریکی و گرمایی در میان تمامی عناصر است و به نسبت طلا سخت تر اما انعطاف پذیر و چکش خوار است.
خاصیت آنتی باکتریال فلز نقره از دیرباز مورد استفاده در ضدعفونی کردن زخم های حاصل از جنگ ها و یا از ظروف غذای نقره ای برای از بین بردن باکتری و… بوده است که با ظهور آنتی بیوتیک ها، استفاده از این فلز روز به روز کمتر شده است.
اما با ظهور علم نانو این فلز توانست اهمیت خود را دوباره بازیابد. با تبدیل نقره به نانو ذرات نقره که باعث افزایش چشمگیر 99 درصدی خاصیت آنتی باکتریال این ماده شد، نقره دوباره توانست به چرخه مصرف عمده برگردد و در صنایع و کاربردهای گوناگون به شکل کامپوزیت یا سولو استفاده شود. به طوری که 56 درصد از تولیدات نانو مواد را به خود اختصاص داده است.
همانطور که گفته شد نانو مواد نقره از خاصیت آنتی باکتریال بالایی برخوردارند که همین امر باعث استفاده این مواد در مصارفی چون تجهیزات بهداشتی و پزشکی ، در پلاستیک ها و لواز خانگی، صنعت بسته بندی و یا سطوحی که مدام با آنها در تماس هستیم و همچنین موارد متنوع دیگر که در ادامه دقیق تر به آنها خواهیم پرداخت.
در ادامه این مقاله، علاوه بر کاربردهای نانو نقره به روش سنتز و نحوه عملکرد این نوع از مواد خواهیم پرداخت.

خصوصیات و کاربردهای نانو ذرات نقره:

از مهم ترین خاصیت نانومواد نقره سمیت دو گانه آن است. به این معنی که برای ویروس و باکتری ها کشنده است اما سازگاری کامل با بدن انسان و حیوانات را دارد.
نانوذرات نقره علاوه بر خواص ضد باکتریایی، ویژگی‌هایی از قبیل اثرات ضد قارچی و ضدالتهابی، سازگاری با محیط زیست، غیر محرک و غیر حساسیت زا بودن، عدم ایجاد مقاومت در برابر میکروارگانیسم‌ها، مقاومت در برابر حرارت و پایداری و ماندگاری خاصیت آنتی باکتریال زیاد را دارا هستند. که به دلیل همین خواص مورد استفاده در صنایع متنوعی که در ادامه به برخی از آنها میپردازیم.

پزشکی: پاتوژن های انسانی و حیوانی و مقاوم شدن باکتری ها در برابر آنتی بیوتیک ها، نیازمند افزایش مصرف و قوی ترین شدن آنتی بیوتیک ها برای از بین بردن باکتری ها شده است. که همین امر، روز به روز باعث خطرناک شدن و به صرفه نبودن تولید و مصرفآانتی بیوتیک ها میشود.
نانو ذرات نقره به دلیل مکانیسم عملکردی که دارند باعث جلوگیری از تولید پاتوژن و اپدیت شدن باکتری ها میشوند. این مواد که از پایداری و ماندگاری بسیار بالایی برخوردارند توان از بین بردن 650 نوع از ویروس که ایدز هم شامل آنها میشود را دارند.
از دیگر کاربردهای پزشکی این مواد، استفاده آنها در پانسمان و پماد و روند ترمیم زخم ها و پوشش‌دهی پروتزهای عروقی و کاترهای درون وریدی با نانوذرات نقره است. و در ساخت تجهیزات پزشکی که نیازمند متریال آنتی باکتریال هستند و همینطور در ساخت بیوسنسورها برای تشخیص بیماری هایی نظیر سرطان و ویژگی‌های پلاسمونیک نانوذرات نقره که از آن‌ها در تصویربرداری‌های پزشکی و حسگرهای پلاسمونیک نیز استفاده شوند.

نساجی: پارچه ها از جمله وسایل مورد استفاده ما در پوشاک، بالشت و رخت خواب، حوله، ملحفه و موارد متعدد بسیار که در اماکن مختلفی از جمله خانه، بیمارستان و هتل ها استفاده میشوند.
به همین دلیل علاوه بر امکان انتقال باکتری و مریضی به واسطه این وسایل، بوی بد و ایجاد لکه و کثیفی به دلیل تجمع باکتری و قارچ ها میتوانند آزار دهنده باشد.
این روزها به کمک نانو ذرات نقره شاهد تولیدات پارچه های آنتی باکتریال هستیم که با خاصیتی که از آنها میشناسیم، از بوی بد ناشی از عرق کردن بدن و انتقال و گسترش باکتری ها بواسطه پارچه ها جلوگیری میکنند.

صنعت بسته بندی: از دیگر حوزه های مورد استفاده نانو مواد نقره در صنعت بسته بندی است.
بسته بندی کردن و ایجاد پوشش، در مواردی صورت میگیرد که ما نیازمند محافظت از ضربه و یا باکتری و کثیفی ها از ماده مورد نظرمان هستیم.
مواد غذایی، پوشش های دارویی ، تجهیزات پزشکی، سطوحی که ما مدام در ارتباط عمومی با آنها هستیم و موارد بسیار دیگر هستند که به دلیل ارتباطی که با باکتری ها دارند نیازمند غلبه بر آنها هستیم.
اما موادغذایی وسیع ترین حوزه ایست که نیازمند آنتی باکتریال بودن است. نانو ذرات نقره که قابلیت کامپوزیت و ترکیب با پلیمرها را دارند گزینه بسیار مناسبی برای چنین استفاده هایی هستند.
این نوع بسته بندی ها تا چهار برابر بیشتر باعث حفظ تازگی و سلامت مواد غذایی و سبزیجات به نسبت حالت عادی میشوند. طی ازمایشات انجام شده در 24 ساعت اولیه، از رشد 98 درصد باکتری وقارچ ها جلوگیری میکند.
که همین عوامل باعث استفاده متعدد آنها در فیلم های پلیمری، بسته بندی دارویی و غذایی و موارد گوناگون دیگر میشود.

کاشی و سرامیک و تجهیزات ساختمانی: از انجایی که رطوبت و آب زمینه مناسبی برای رشد باکتری و قارچ ها درست میکنند. کاشی و سرامیک های مورد استفاده در دستشویی، حمام، استخر و … مستعد باکتری و به دنبال ان مریضی و بوی نامطبوع هستند. به همین دلیل با لعاب کشی نانو ذرات نقره بر روی سطوح کاشی و سرامیک ها سعی در جلوگیری از این موارد میشود.
تصفیه آب:نانو ذرات نقره در تصفیه آب و فاضلاب ها استفاده میشود. در تصفیه آب ها از فیلترهای پلیمری ترکیب شده با این ذرات استفاده شده و تصفیه آب های برای مصارف صنعتی و خانگی ساخته میشود.

همانطور که خواندید نانو مواد نقره استفاده و کاربردهای گوناگونی در صنایع مختلف دارند که علاوه بر آنها مورد استفاده در رنگ ها، صنعت دامپروری که جایگزین مناسبی برای آنتی بیوتیک های محرک رشد دام و طیور و همچینین مورد استفاده کشاورزی و… هستند که به همین دلایل نقره از اهمیت ویژه ای در صنعت نانو برخوردار است.

سنتز و انواع اشکال نانو ذرات نقره:

به طور کلی این نانو ذرات را به سه شکل فیزیکی، شیمیایی و سبز، سنتز میکنند که شامل فرآیند سال، میسال، رسوب شیمیایی، روش هیدروترما،، پیرولیاز و رسوب بخار شیمیایی است که در شکل زیر انواع حالت هندسی آنها در مقیاس های متفاوت آورده شده.

سنتز فیزیکی: این روش که مناسب کلوییدهای خالص است را به به شکل تراکم تبخیر که با استفاده از یک کوره لوله ای در فشار اتمسفر سنتز میکنند.

سنتز شیمیایی: این دسته که شامل سه روش،که اولین آن احیاء شیمیایی که به شکل کاهش نیترات نقره توسط یک عامل احیاء کننده که از یک تثبیت کننده مناسب برای محافظت از رشد ذرات نقره از طریق تجمع استفاده میشود.
روش دوم که الکترو شیمیایی نامیده میشود که به طور معمول، استفاده از این روش در سنتز ذرات فلزی منجر به تولید نانوذرات کوچک با خلوص بالا میشوند که امکان کنترل دقیق اندازه ذرات با تنظیم چگالی یا پتانسیل کاربردی وجود دارد، اما روش های الکتروشیمیایی به عنوان وسیله ای برای تهیه تعداد زیادی نانو ذرات فلزی مورد استفاده نیست.
و روش نهایی این دسته که روش فتوکاتالیستی نامیده میشود به شکل تحت تابش نور بر محلول، حاوی نیترات نقره تولید نمود که در آن یونهای نقره تحت تابش نور به کمک عامل احیاء، مانند سدیم بورو هیدرید، کاهش می یابند.

سنتز سبز: این نوع از سنتز که روش مورد علاقه محیط زیست دوستان است ، به چهار روش امکان تبدیل شدن به نانو ذرات را داراست که روش اول پلی ساکارید نامیده میشود نحوه کاراین فرایند استفاده از آن به عنوان یک حلال محیطی خوش خیم و پلی ساکارید به عنوان یک عامل سرپوش است.
روش دوم که تولوئن نام دارد نانو ذرات نقره با سایز کنترل شده در یک فرایند یک مرحله ای تولید می شوند. واکنش ابتدایی تولوئن شامل احیای (NH3)2+(ab) واکنشگر تولوئن، همراه با الدهید است.
روش دیگر سنتز سبز نانو ذرات نقره به اسم پلی اکسومتالات (POM) که کلاسترهای غیر الی فلز اکسید با ویژگی های منحصر بفرد مطابق با شیمی سبز هستند که پتانسیل استفاده در سنتز نانو ذرات فلزی را دارا میباشند.
روش نهایی این دسته که بیولوژیکی نام دارد سنتز نانوذرات با استفاده از میکروارگانیسم ها (جلبک ها، قارچ ها، مخمرها، باکتریها و ویروس ها)، آنازیم ها و گیاهان یا عصاره های گیاهی به عنوان جایگزین های متنوع برای روشهای شیمیایی و فیزیکی پیشنهاد شده است.

مکانیزم عملکرد نانو ذرات نقره:

عملکرد و واکنش نانو ذرات نقره با توجه به عوامل مختلفی مانند شکل ذرات، نحوه سنتز، محیط و نوع واکنش و… متفاوت هستند.
در ادامه سعی میکنیم با ارائه گذاره هایی، شما را با نحوه عملکرد این ذرات آشنا کنیم.

• اتصال این ذرات به پروتئین‌های حاوی گوگرد در سطح غشای باکتری‌ها، امکان ورود و تغییر در مورفولوژی و زنجیره تنفسی باکتری را فراهم می‌کند و درنهایت با اثرگذاری برفرآیند مرگ سلولی منجر به مرگ عامل بیگانه می‌شود.
• نانوذرات نقره علاوه‌ بر باکتری‌ها، با اتصال به گلیکوپروتئین‌های سطح ویروس مانع از اتصال آن‌ها به سلول‌های میزبان و درنهایت مرگ ویروس می‌شوند.
  – شکل نانوذرات نقره، تاثیر در پتانسیل ضد عفونی کننده آنها نیز دارد. به عنوان مثال آزمایشات انجام شده به روش احیای سیترات بر علیه ویروس اشرشیا نشان میدهد که نانو ذرات مثلثی تاثیرات بهینه تری نسبت به کروی و میله ای دارند.
• نانو نقره فقط به سطح غشاء سلولی نمی چسبد بلکه به درون سلولها هم نفوذ می کند. نانو نقره پس از نفوذ به داخل سلول باکتری آنزیمهای آن را غیر فعال کرده و با تولید هیدروژن پراکسید باعث مرگ باکتری می شود.
• فعالیت بالای نانو نقره مربوط به انواع گونه هایی است که در آنها که می توانند Ag0و + Ag را آزاد کنند.
• بار کلی سلولهای باکتری در PH بیولوژیکی منفی می باشد ، چون در این ساختار گروههای اسیدی زیادی وجود دارند که تفکیک آنها باعث می شود دیواره سلولی بار منفی به خود بگیرد. اختلاف بار ( تفاوت بار) باکتریها و نانو ذرات باعث چسبندگی و افت فعالیتهای زیستی ، ناشی از نیروهای جاذبه الکترواستاتیکی است.