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I ricercatori creano il nuovo materiale con i beni antifungosi ed antitumorali

Un nuovo materiale con i beni antifungosi ed antitumorali è stato sviluppato dai ricercatori al centro per lo sviluppo dei materiali funzionali (CDMF), uno dei centri della ricerca, dell'innovazione e di diffusione (RIDCs) di supporto dalle fondamenta di ricerca di São Paulo - FAPESP. CDMF è ospitato dall'università federale di São Carlos (UFSCar) nello stato di São Paulo, Brasile.

Il composto è stato ottenuto da un campione di tungstate d'argento puro (α-Ag2WO4) irradiato con gli elettroni e la luce laser negli impulsi che durano alcuni femtosecondi. Un femtosecondo è un quadrillionth di un secondo, la cronologia genealogica delle reazioni chimiche che comprendono gli scambi di elettroni fra gli atomi e le molecole. Il nuovo materiale è descritto in un articolo) pubblicato nei rapporti scientifici.

L'utilizzazione crescente dei semiconduttori ha liberato lo sviluppo dei materiali novelli con una vasta gamma di applicazioni tecnologiche. Una famiglia a semiconduttore in particolare che ha ritirato l'attenzione dei ricercatori nella scienza dei materiali è quella degli ossidi ternari del tungsteno, quali i tungstates metallici.

Il tungstate d'argento, che appartiene a questa famiglia, è un materiale inorganico importante con le applicazioni nella fotocatalisi e nei photoswitches o come alternativa ai semiconduttori convenzionali di ampio-banda-spazio. I ricercatori affiliati con CDMF stanno studiando il tungstate d'argento per anni.

In un esperimento eseguito nel 2018, in cui il tungstate d'argento è stato irradiato con gli elettroni, abbiamo osservato sotto un microscopio elettronico l'aspetto “dei capelli„ minuscoli che si sono sviluppati sulle molecole del materiale. Questi erano niente all'infuori dei filamenti delle nanoparticelle estratte da tungstate d'argento da irradiamento dell'elettrone.„

Elson Longo, professore emerito nell'instituto di chimica di UFSCar e nel ricercatore principale di CDMF

“L'argento è un elemento chimico con i beni battericidi. Il tungstate d'argento egualmente ha questi beni, ma che cosa abbiamo trovato la maggior parte della direzione era quello dopo la modificazione tramite l'irradiamento dell'elettrone e la costruzione del filamento dell'argento, il composito video l'attività antifungosa che era 32 volte più efficace di prima di irradiamento.„

L'attività antifungosa del composito modificato è stata verificata nei albicans del candida, il fungo che causa la candidosi ed il tordo. I ricercatori hanno coltivato il fungo nelle capsule di Petri. Già hanno conosciuto la quantità minima di tungstate d'argento tenuta per eliminare il fungo ed hanno applicato la stessa quantità del composito modificato alla cultura. Il risultato osservato era simile.

I ricercatori poi hanno diviso in due il volume della sostanza ed hanno ripetuto la procedura, eliminante ancora il fungo. Hanno ripetuto la procedura 32 volte complessivamente, sempre con i risultati antifungosi soddisfacenti, dimostranti che i beni antifungosi del composito modificato erano 32 volte più potenti di quelli del tungstate d'argento originale.

L'atto antitumorale del composito è stato provato in cellule tumorali della vescica del mouse, che sono state esposte per 24 ore alle concentrazioni differenti (4,63 microgrammi per millilitro, 11,58 μg/mL, 23,16 μg/mL e 46,31 μg/mL).

Secondo Longo, i risultati hanno mostrato una riduzione significativa dell'attuabilità delle cellule. Il migliore risultato è stato ottenuto con una concentrazione di 11,58 μg/mL quando l'attuabilità della cellula tumorale della vescica è caduto da 80%.

Dopo che hanno dimostrato i beni antifungosi ed antitumorali del composito, i ricercatori a CDMF e UFSCar hanno studiato la sua sicurezza per uso futuro in pazienti umani.

Quattro concentrazioni del composito d'argento irradiato del tungstate che erano sopra l'intervallo ottimale di attività fungicida (3,9 μg/mL - 31,2 μg/mL) sono state studiate in una linea cellulare gengivale umana del fibroblasto.

Dopo incubazione per 24? le ore, l'effetto del composito su attuabilità delle cellule, la proliferazione e la morfologia sono stati valutati da microscopia elettronica fluorometrica quantitativa di scansione e di analisi.

“Non abbiamo trovato perdita statisticamente significativa di attuabilità delle cellule a queste concentrazioni confrontate al controllo, mostrante che il composito non comporta rischio alle sanità,„ Longo abbiamo detto.

dualità della Wave-particella

Lo studio egualmente ha raggiunto la pietra miliare scientifica importante di dimostrazione della dualità della Wave-particella sperimentalmente. La dualità della Wave-particella è i beni fondamentali della materia proposti nel 1924 dal fisico francese Louis-Vincitore de Broglie (1892-1987), secondo cui gli elettroni ed altri bit discreti della materia, sino a quel momento considerati soltanto come particelle materiali, potrebbero anche avere beni dell'onda, secondo l'esperimento.

“Nel 1929, il premio Nobel nella fisica ha ricevuto a de Broglie per la scoperta che tutta la materia può avere beni dell'onda. Nelle nove decadi poiché, la dualità della Wave-particella è stata osservata e provato stata in tantissimi esperimenti scientifici, ma finora, nessuno la ha dimostrata sperimentalmente facendo uso dei raggi delle particelle [elettroni in questo caso] e raggi delle onde [laser] per ottenere le alterazioni identiche in materiali composti,„ Longo ha detto.

“Quando abbiamo rend contoere che la radiazione di elettrone ha prodotto i filamenti d'argento di nanoparticella su tungstate d'argento, abbiamo deciso di studiare se lo stesso risultato potrebbe essere raggiunto usando la luce laser, quindi sperimentalmente provando la dualità della Wave-particella proposta da de Broglie 95 anni fa.„

La letteratura scientifica corrente indica l'utilizzazione crescente di radiazione di laser di femtosecondo nel trattamento materiale come tecnica per ottenere i composti novelli con i beni altamente attraenti capaci di determinare i progressi tecnologici.

“Durante il trattamento di irradiamento dell'elettrone, il disordine strutturale è introdotto negli elettroni d'argento del tungstate e questo svolge un ruolo chiave nella nucleazione e crescita dei filamenti d'argento,„ Longo ha detto.

In linea di principio, gli atomi d'argento della segregazione tramite radiazione di laser di femtosecondo dovrebbero accadere in modo analogo ma dovrebbero teoricamente essere più veloci perché un impulso del laser di femtosecondo può assicurare la potenza massima in un lasso di tempo molto breve.

“Dato la velocità prevista di segregazione, quindi, la morfologia di queste nanoparticelle d'argento tenderebbe teoricamente ad essere nuovo materiale del undefA differente con antifungoso ed i beni antitumorali sono stati sviluppati dai ricercatori al centro per lo sviluppo dei materiali funzionali (CDMF), uno della ricerca, centri di diffusione e dell'innovazione (RIDCs) di supporto dalle fondamenta di ricerca di São Paulo - radiazione del fascio di elettroni di FAPESP.fr e di laser di femtosecondo,„ Longo ha detto.

I risultati pratici hanno abbinato esattamente la teoria. Una volta presentata a radiazione di laser di femtosecondo, la superficie del tungstate d'argento è stata coperta di filamenti d'argento di nanoparticella.

“In questo modo, siamo riuscito a ottenere esattamente lo stesso risultato di con radiazione di elettrone, dimostrante dualità della Wave-particella in pratica,„ Longo ha detto.

Un documento su questo esperimento precedente di CDMF è stato pubblicato nel 2018, anche nei rapporti scientifici. “Abbiamo ricevuto una lettera di congratulazioni dall'editore di riviste, ad esempio questo documento in particolare era uno dei 100 articoli più colti su scienza dei materiali pubblicata l'anno scorso nel giornale.„

Source:
Journal reference:

Assis, M. et al. (2019). Ag Nanoparticles/α-Ag2WO4 Composite Formed by Electron Beam and Femtosecond Irradiation as Potent Antifungal and Antitumor Agents. Scientific Reports. doi.org/10.1038/s41598-019-46159-y.