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Os pesquisadores criam o material novo com as propriedades antifungosas e antitumorosas

Um material novo com propriedades antifungosas e antitumorosas foi desenvolvido por pesquisadores no centro para a revelação dos materiais funcionais (CDMF), um dos centros da pesquisa, da inovação e da disseminação (RIDCs) apoiados pela fundação de pesquisa de São Paulo - FAPESP. CDMF é hospedado pela universidade federal de São Carlos (UFSCar) no estado de São Paulo, Brasil.

O composto foi obtido de uma amostra do tungstate de prata puro (α-Ag2WO4) irradiado com elétrons e laser nos pulsos que duram alguns femtosegundos. Um femtosegundo é um quadrillionth de um segundo, a escala de tempo das reacções químicas que envolvem trocas dos elétrons entre átomos e moléculas. O material novo é descrito em um artigo) publicado em relatórios científicos.

O uso de crescimento dos semicondutores desencadeou a revelação de materiais novos com uma vasta gama de aplicações tecnologicos. Uma família do semicondutor em particular que desenhou a atenção dos pesquisadores na ciência de materiais é aquela de óxidos ternários do tungstênio, tais como tungstates metálicos.

O tungstate de prata, que pertence a esta família, é um material inorgánico importante com aplicações no photocatalysis e nos photoswitches ou como uma alternativa aos semicondutores convencionais de largo-faixa-Gap. Os pesquisadores afiliado com CDMF têm investigado o tungstate de prata por anos.

Em uma experiência executada em 2018, em que o tungstate de prata foi irradiado com elétrons, nós observamos sob um microscópio de elétron a aparência dos “cabelos minúsculos” que cresceram em moléculas do material. Estes não eram nada a não ser filamentos dos nanoparticles extraídos do tungstate de prata pela irradiação do elétron.”

Elson Longo, professor emérito no departamento de química de UFSCar e no investigador principal de CDMF

A “prata é um elemento químico com propriedades bactericidas. O tungstate de prata igualmente tem estas propriedades, mas o que nós encontramos a maioria de golpe era aquele após a alteração pela irradiação do elétron e pela construção do filamento da prata, o composto indicou a actividade antifungosa que era 32 vezes mais eficaz do que antes da irradiação.”

A actividade antifungosa do composto alterado foi verificada em albicans da candida, o fungo que causa a candidíase e a endomicose. Os pesquisadores cultivaram o fungo em pratos de Petri. Já conheceram a quantidade mínima do tungstate de prata exigida para eliminar o fungo e aplicaram a mesma quantidade do composto alterado à cultura. O resultado observado era similar.

Os pesquisadores então partiram ao meio o volume da substância e repetiram o procedimento, eliminando outra vez o fungo. Repetiram o procedimento 32 vezes completamente, sempre com os resultados antifungosos satisfatórios, demonstrando que as propriedades antifungosas do composto alterado eram 32 vezes mais poderosas do que aquelas do tungstate de prata original.

A acção antitumorosa do composto foi testada nas células cancerosas da bexiga do rato, que foram expor por 24 horas às concentrações diferentes (4,63 microgramas pelo mililitro, os 11,58 μg/mL, os 23,16 μg/mL, e os 46,31 μg/mL).

De acordo com Longo, os resultados mostraram uma redução significativa na viabilidade da pilha. O melhor resultado foi obtido com uma concentração de 11,58 μg/mL quando a viabilidade da célula cancerosa da bexiga caiu por 80%.

Depois que demonstraram as propriedades antifungosas e antitumorosas do composto, os pesquisadores em CDMF e UFSCar investigaram sua segurança para uso futuro em pacientes humanos.

Quatro concentrações do composto de prata irradiado do tungstate que estavam acima da escala óptima da actividade fungicida (3,9 μg/mL - 31,2 μg/mL) foram estudadas em uma linha celular gengival humana do fibroblasto.

Após a incubação para 24? as horas, o efeito do composto na viabilidade da pilha, a proliferação e a morfologia foram avaliados pela microscopia de elétron fluorometric quantitativa do ensaio e da exploração.

“Nós não encontramos nenhuma perda estatìstica significativa de viabilidade da pilha nestas concentrações comparadas ao controle, mostrando que o composto não levanta nenhum risco à saúde humana,” Longo dissemos.

dualidade da Onda-partícula

O estudo igualmente conseguiu o marco miliário científico importante de demonstrar a dualidade da onda-partícula experimental. A dualidade da onda-partícula é uma propriedade fundamental da matéria propor em 1924 pelo físico francês Louis-Vencedor de Broglie (1892-1987), de acordo com quem os elétrons e outros bits discretos da matéria, considerados até lá somente ser partículas materiais, poderiam igualmente ter propriedades da onda, segundo a experiência.

“Em 1929, o prémio nobel na física foi concedido a de Broglie para a descoberta que toda a matéria pode ter propriedades da onda. Nas nove décadas desde que, a dualidade da onda-partícula foi observada e provada em um grande número experiências científicas, mas até aqui, ninguém demonstrou-a que usa experimental feixes de partículas [elétrons neste caso] e feixes das ondas [laser] para obter alterações idênticas em materiais compostos,” Longo disse.

“Quando nós realizamos que a radiação de elétron produziu os filamentos de prata do nanoparticle no tungstate de prata, nós decidimos investigar se o mesmo resultado poderia ser conseguido usando o laser, desse modo experimental provando a dualidade da onda-partícula propor por de Broglie 95 anos há.”

A literatura científica aponta actualmente ao uso de crescimento da radiação de laser do femtosegundo no processamento material como uma técnica para obter compostos novos com as propriedades altamente atractivas capazes de conduzir avanços tecnológicos.

“Durante o processo da irradiação do elétron, a desordem estrutural é introduzida nos elétrons de prata do tungstate, e esta joga um papel chave na nucleação e crescimento dos filamentos de prata,” Longo disse.

Em princípio, os átomos de prata da segregação pela radiação de laser do femtosegundo devem ocorrer de forma semelhante mas devem teòrica ser mais rápidos porque um pulso do laser do femtosegundo pode fornecer a potência máxima em uma quantidade de tempo muito curto.

“Dado a velocidade prevista da segregação, conseqüentemente, a morfologia destes nanoparticles de prata tenderia teòrica a ser material novo do undefA diferente com antifungoso e as propriedades antitumorosas foram desenvolvidas por pesquisadores no centro para a revelação dos materiais funcionais (CDMF), uma da pesquisa, os centros da inovação e da disseminação (RIDCs) apoiados pela fundação de pesquisa de São Paulo - feixe de elétron de FAPESP.fr e radiação de laser do femtosegundo,” Longo disse.

Os resultados práticos combinaram exactamente a teoria. Quando submetida à radiação de laser do femtosegundo, a superfície do tungstate de prata foi coberta com os filamentos de prata do nanoparticle.

“Fazendo isso, nós sucedemos em obter exactamente o mesmo resultado que com a radiação de elétron, demonstrando a dualidade da onda-partícula na prática,” Longo disse.

Um papel nesta experiência precedente de CDMF foi publicado em 2018, também em relatórios científicos. “Nós recebemos uma letra congratulatório do editor de jornal, dizer este papel era em particular um dos 100 artigos os mais lidos na ciência de materiais publicada no jornal no ano passado.”

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.