+86-757-8128-5193

Контактирајте нас

Телефон : + 86-757-8128-5193

Факс : + 86-757-8670-6759

Мобилни телефон: + 8617722751536

Емаил :chinananomaterials@aliyun.com

Изложба

Дом > Изложба > Садржај

силвер наночестица

Силвер нанопартицлес су наночестице на сребра између 1 нм и 100 нм величине. [1] Иако често описују као 'сребро' неке се састоје од великог проценат сребро-оксид због великог однос атома сребра земља-булк. Бројни облици наночестица може бити конструисана у зависности од апликације при руци. Обично се користи су сферни сребрне наночестице, али дијамант, осмоугаони и танке плоче су такође врло популарна. [1]

Њихова изузетно велики површина омогућава координацију огромног броја лиганда . Особине наночестице сребра који се односе на људска третмана су под истрагом у лабораторијским животињама и студија, процене потенцијалних ефикасност, токсичност и трошкове.

синтетички поступци

Вет хемија [ уреди ]

Најчешћи методи за наночестица синтезе спадају у категорију мокрог хемије, или нуклеације честица у оквиру решења. Ова Нуклеација долази када комплекс сребрна ион, обично Агно 3 или АгЦлО 4, се своди на колоидног сребра у присуству редукционог средства . Када се повећава концентрацију довољно, растворене метални јони сребра везују заједно да формирају стабилну површину. Површина је енергетски неповољан када је група је мала, јер је енергија добила смањењем концентрације растворених честица није тако висок као енергија изгубила од стварања нове површину. [2] Када кластер достигне одређену величину, познат као критичне пречнику, она постаје енергично повољан, и на тај начин довољно да наставе да расту стабилно. Ово језгро онда остаје у систему и расте као море сребрна атома дифузне кроз раствор и причврстите на површину [3] Када је растворен концентрација атомског сребра смањује довољно, више није могуће довољно атоми да повеже да се формира стабилна језгро. У овом нуклеације прагу нови наночестице престану се формирају, а преостали раствори сребро апсорбује дифузијом у растућим наночестица у раствору.

Као честице расту, друге молекуле у решавању дифузно и причврстите на површину. Овај процес стабилизује површинску енергију честица и блокира нови јона сребра од стигне до површине. Везаност ових затварање / стабилизације агенсима успорава и на крају зауставља раст честице. [4] Најчешћи затварање лиганди су тринатријум цитрата и поливинилпиролидон (ПВП), али многи други се користе у различитим условима синтетизирати честице са одређеним величинама, облицима, и својства површина. [5]

Постоји много различитих мокре методе синтезе, укључујући коришћење смањење шећера, цитрат смањење, редукцију преко натријум борохидрид, [6] сребро миррор реакција, [7] процес полиол, [8] семе посредовану раста, [9] и светло-посредоване раст. [10] Свака од ових метода, или комбинацијом метода, понудиће различите степене контроле над дистрибуцијом величине као и дистрибуција геометријских аранжмана у наночестице. [11]

Нови, врло обећавајући мокро-хемијска техника је пронашао Елсупикхе ет ал. (2015). [12] Они су развили зелено ултразвучно-синтеза. Под ултразвучног третмана, сребрна наночестице (АгНП) су синтетизовани са κ-царрагеенан као природног стабилизатор. Реакција је изведена на собној температури и производи сребрне наночестице са ФЦЦ кристалне структуре без нечистоћа. Концентрација κ-царрагеенан се користи да утиче расподелу величина честица АгНПс. [13]

Моносахарида смањење [ уреди ]

Постоји много начина сребрне наночестице могу бити синтетисани; Један од начина је кроз моносахарида . То укључује глукозу , фруктозу , малтозу , малтодекстрин , итд али не сахароза . Такође је једноставан начин да се смањи сребрне јоне назад на наночестице сребра као што обично подразумева процес од једног корака ,. [14] Постоје методе које указује да су ови редукујући шећери су неопходни за формирање наночестица сребра. Многе студије указују да је ова метода зеленог синтезе, посебно користећи Цацумен платицлади екстракт, омогућила је смањење сребра. Додатно, величина наночестице може контролисати у зависности од концентрације екстракта. Студије показују да су веће концентрације корелацији до повећања броја наночестица. [14] Мањи наночестица су формирани на високим пХ нивоима због концентрације моносахарида.

Други метод сребрног синтезе наночестица укључује употребу смањења шећера са алкалним скроба и сребро-нитрата. На смањење шећери имају фрее алдехида и кетона групе, које им омогућавају да се оксидира у глуконат . [15] моносахарид мора имати слободан кетон групу јер би се деловало као редукционог средства прво подвргава таутомеризатион . Поред тога, ако се алдехиди су везани, она ће бити заглављен у цикличном облику и не може деловати као редукционог средства. На пример, глукоза има алдехид функционалну групу која је у стању да смање сребрне кације сребрним атома а затим оксидован да глуконска киселина . [16] Реакција за шећерима да се оксидује јавља у воденим растворима. Средство за затварање је такође присутни када загрева.

Цитрат смањење [ уреди ]

Рани, и веома често, метод за синтезу сребрне наночестице је цитрат смањење. Овај метод је први пут забележена МЦ Леа, који је успешно произвела цитрате-стабилизована сребрне колоидне 1889. [17] смањење цитрат подразумева смањење сребрном извор честица, обично Агно 3 или АгЦлО 4, на колоидног сребра користећи тринатријум цитрат , За 3 Ц 6 Х 5 О 7. [18] Синтеза се обично изводи на повишеној температури (~ 100 ° Ц) максимизирања монодисперсити (униформност у оба величини и облику) честице. У овом поступку, цитрат јон традиционално делује и као агенс за редуковање и покривна лиганда, [18] што га користан процес за АгНП производњу захваљујући релативном лакоћом и кратко време реакције. Међутим, сребрна Честице формиране може да испољи широку дистрибуцију величине и облика неколико различитих геометрија честица истовремено. [17] Додавање снажнијим редукционим средствима са реакцијом се често користи за синтезу честице много уједначене величине и облика. [18]

Смањење преко натријум борхидрид [ уреди ]

Синтеза наночестице сребра натријум борохидрид (НаБХ4) смањење настаје следећом реакцијом: [19]

Аг + + БХ 4 - + 3Х 2 О → Аг 0 + Б (ОХ) 3 + 3.5 х 2

Атоми смањење метални ће формирати наночестица језгра. Свеукупно, овај процес је сличан поступку горе редукције помоћу цитрат. Предност коришћењем натријум борохидрида је повећана монодисперсити финалне честица становништва. Разлог за повећање монодисперсити при коришћењу НаБХ4 је да је јача редукујући агенс од цитрата. Утицај смањења снаге агента може видети увидом у Ламер дијаграм који описује нуклеацију и раст наночестица. [20]

Када је сребро нитрат (Агно 3) је смањен слабим агенсом за редуковање попут цитрата, стопа смањења је нижа што значи да се нови једра формирају и старе језгра расту истовремено. То је разлог да цитрат реакција има ниску монодисперсити. Јер НаБХ4 је много снажнија редукујући агенс, концентрација сребро нитрата убрзано смањује што скраћује време током кога нове нуцлеи форма и расту истовремено дајући монодисперсед популацију наночестице сребра.

Честице формиране редукцијом морају своје површине стабилизовао спречило неправилно честица агломерација (када више честице бонд заједно), раст или суровим. Покретачка снага за ове појаве је минимизирање површинске енергије (наночестице имају велику површину на однос запремина). Ова тенденција да се смањи површинске енергије у систему, може се исправити додавањем врсте које ће приања на површине наночестица и смањује активност површине честица спречавајући честице агломерација према теорији ДЛВО и спречавање раста посредством запоседања места везивања за метал атома. Хемијских врста која приања на површину наночестица називају лиганди. Неки од ових површина стабилизације врсте су: НаБХ4 у великим количинама, [19] поли (винил пиролидон) (ПВП), [21] натријум додецил сулфат (СДС), [19] [21] и / или додекан тиол. [22]

Када честице су формиране у раствору морају бити одвојени и прикупљају. Постоји неколико општих метода за уклањање наночестице из раствора, укључујући упаравањем растварача фазе [22] или додавање хемикалија у раствор који смањити растворљивост наночестица у раствору. [23] Обе методе присилити таложење наночестица.

Полиол процес [ уреди ]

Тхе полиол процес је посебно корисна метода јер даје висок степен контроле над како величине и геометрије добијених наночестица. Уопштено, синтеза полиол почиње са грејањем полиол једињења као што су етилен гликол, 1,5-пентанедиол или 1,2-пропилен глицол7. се дода Аг + врста и средство за затварање (иако сам полиол је често средство за затварање). АГ + врста је затим смањена за полиола на колоидне наночестица. [24] Поступак полиол је веома осетљив на реакционим условима као што су температура, хемијска окружења, и концентрација супстрата. [25] [26] Дакле, промјеном варијабли, разних димензија и геометрије могу одабрати као квази-сфере, пирамиде, сфере, и жице. [11] Даље студија је испитивала механизам за овај процес као резултира геометрије под различитим реакционим условима детаљније. [8] [27]

Семе-посредоване раст [ уреди ]

Раст Сеед-посредоване је синтетски начин на који су мали, стабилни језгра гајене у посебном хемијском окружењу до жељене величине и облика. Методе семена посредована чине две различите фазе: нуклеацију и раст. Варијација одређених фактора у синтези (нпр лиганда, време нуклеације, смањење агент, итд), [28] може да контролише финални величину и облик наночестица, чинећи раст семе-посредовао је популарни синтетички приступ контроли морфологију наночестица.

Нуклеација фаза раста семена посредоване састоји од смањења металних јона у претеча атома метала. У циљу контроле дистрибуције величине семена, период нуклеације треба да буде кратак за монодисперсити. Модел Ламер илуструје овај концепт. [29] Семе обично састоји мале наночестице, стабилизоване помоћу лиганда . Лиганди су мале, углавном органски молекули који се везују за површину честица, спречавају семе од даљег раста. Лиганди су неопходни јер повећати енергетску баријеру коагулације, спречава нагомилавање. Равнотежа између атрактивних и одбојним снага у колоидне решења може се моделовати ДЛВО теорије . [30] Лиганд афинитет везивања, и селективност може се користити за контролу облика и раст. За синтезу семена, лиганд са медијумом ниске афинитетом везивања треба изабрати као да омогући размену током фазе раста.

Раст наносеедс подразумева стављање семена у раствор раста. Раствор раст захтева ниску концентрацију металног прекурсора, лиганди који ће лако размјењивати са надограђују постојећим лигандима семена, и слабу или веома ниску концентрацију редукциони агенс. средство смањења не мора бити довољно јака да смањи метални прекурсора у раствору раста у одсуству семена. У супротном, решење раст ће формирати нове Нуцлеатион места уместо расте на надограђују постојећим оне (семена). [31] Раст је резултат конкуренције између површинске енергије (што повећава неповољно са растом) и расуте енергије (што смањује повољно са растом). Равнотежа између енергетике раста и распада је разлог за равномерно расту само на већ постојећим семена (и без новог нуклеације). [32] Раст настаје додавањем металних атома из раствора раст на семена, и размену лиганда између лиганада раста (који имају већи афинитет везивања) и лиганада семена. [33]

Опсег и правац раста може контролисати наносеед, концентрација метала прекурсора, лиганда и реакционих услова (топлота, притисак, итд). [34] Контролисање стехиометријске услове раствора раста контролише крајњу величину честице. На пример, ниска концентрација металних семена за металне прекурсор у раствору раста ће произвести веће честице. Ограничења агент је показано да контролише правац раста и тиме обликују. Лиганди могу имају различите афинитете за везивање преко честице. везивања унутар честице диференцијал може резултирати разнородних расту широм честицу. Ово даје Анизотропно честице са нонспхерицал облицима, укључујући призме, коцке, и шипкама. [35] [36]

Лигхт-посредоване раст [ уреди ]

Лигхт-посредоване синтеза су такође истраживали где светлост може да промовише формирање разних сребрних наночестица морфологије. [10] [37]

Силвер огледало реакција [ уреди ]

Сребрни огледало реакција укључује конверзију сребро нитрата у Аг (НХ3) ОХ. Аг (НХ3) ОХ је затим смањена на колоидног сребра коришћењем алдехида садржи молекул попут шећера. Сребро огледало реакција је следећа:

2 (Аг (НХ 3) 2) + + рЦХО + 2ОХ - → РЦООХ + 2АГ + 4НХ 3. [38]

Величина и облик наночестица произведених тешко их је контролисати и често имају широке дистрибуције. [39] Међутим, овај метод се често користи да примењује танких превлака сребра честица на површинама и даља истраживања у производњу више униформно величине наночестица се ради. [39]

Јонска имплантација [ уреди ]

Јонска имплантација је коришћен за креирање сребрне наночестице уграђене у стаклу , полиуретана , силикона , полиетилена , и поли (метил метакрилат) . Честице су уграђени у подлогу помоћу бомбардовања на висок убрзање напона. На фиксној густине струје од јонског снопа до одређене вредности, надјено величина на уграђених наночестице сребра мора да буде монодисперсе унутар популације, [40] након чега је примећено само повећање концентрације јона. Даљи пораст у дози јонског снопа је пронађен смањити и величину наночестица и густину у циљној супстрату, док је нађена беам јона ради на високим напон убрзања са густином струје од постепено повећање ће довести до постепеног повећања наночестица величина. Постоји неколико конкурентних механизама који могу да доведу до пада наночестице величине; уништавање парковима при додиру, распрскавање површине узорка, честица фузија на грејање и дисоцијације. [40]

Формирање уграђених наночестица је сложен, а сви контролних параметара и фактори још увијек нису истражени. Симулација је увек тешко, јер подразумева процесе дифузије и груписања, међутим, може се поделити у неколико различитих под-процесима, као што су имплантације, дифузије и раста. Након уградње, јони сребра ће достићи различите дубине унутар супстрата који се понаша као Гауссиан дистрибуцију са средњом центриран на Кс дубини. Високим температурама током почетне фазе имплантације ће повећати нечистоћа дифузију у подлогу и као резултат тога ограничити ударања ион засићење, који је неопходан за наночестица нуклеације. [41] И температура имплантат и јонског снопа густина струје су од кључног значаја за контролу како би се добила монодисперсе величину наночестица и дистрибуцију дубине. Низак густина струје може да се користи како би се супротставили термалну агитацију са јонском зраком и нагомилавање површине накнаде. Након имплантације на површини, сноп струје може поставити јер ће површина проводљивост повећава. [41] Стопа по којој нечистоће дифузна опада брзо након формирања наночестица, које делују као мобилни јонском замку. Ово сугерише да је почетак процеса имплантације је критична за контролу растојања и дубина добијених наночестица, као контролу температуре подлоге и јона густина снопа. Присуство и природа ових честица може анализирати коришћењем бројних спектроскопије и микроскопије инструмената. [41] наночестица синтетизован у супстрат доказни површинске плазмон резонанци што је евидентирано карактеристичним апсорпцијским бендовима; Ове карактеристике пролазе кроз спектралне промене у зависности од величине наночестице и површинских асперитиес, [40] Међутим, оптичка својства такође снажно зависити од подлоге материјала композита.

Биолошка синтеза [ уреди ]

Биолошка синтеза наночестица је обезбедила средства за побољшање технике у односу на традиционалне методе које захтевају коришћење штетних редукционим средствима, као што је натријум борохидрид . Многе од ових метода може да побољшају животне средине траг заменом ове релативно јак редукциони агенс. Проблеми са хемијску производњу сребрних наночестица је обично укључује високи трошкови и дуговечност честица је кратког даха због груписања. Суровост стандардних метода хемијских изазвао је употреба коришћења биолошких организама како би се смањила сребрне јоне у раствору у колоидних наночестица. [42] [43]

Поред тога, прецизна контрола над обликом и величином је витална током синтезе наночестица јер НПС терапеутска својства су блиско зависе од фактора. [44] Дакле, примарни фокус истраживања у биогеног синтезе је у развоју метода да доследно репродукују НПС са прецизним својствима. [45] [46]

Гљиве и бактерије [ уреди ]

Општи приказ синтезе и примене биогеницалли синтетишу наночестице сребра користе биљног екстракта.

Бактеријске и гљивичне синтеза наночестица је практичан јер бактерије и гљивице су лаки за руковање и може се мењати генетски са лакоћом. Ово обезбеђује средства за развој биомолекула који може да синтетизује АгНПс различитог облика и величине у високом приносу, који је на челу тренутне изазове у синтези наночестица. Гљивичне сојеви попут Вертициллиум и бактеријских сојева попут К. пнеумониае може користити у синтези наночестица сребра. [47] Када се дода гљивица / бактерије у раствор, биомаса протеин се ослобађа у раствор. [47] Електронски донирају остатака као што су триптофана и тирозина смањити јона сребра у раствору допринели од сребро-нитрата. [47] Ови поступци су надјено да ефикасно стварање стабилних монодисперсе наночестице без употребе штетних редукционим средствима.

Поступак је пронађен смањења сребрне јоне увођењем гљиве Фусариум окиспорум . Наночестице формиране у овом поступку имају низ величине између 5 и 15 нм и састоје се од сребрног Хидросол . Смањење од сребрних наночестица се сматра да долази из ензимску процеса и наночестице сребра произведени су изузетно стабилни због интеракције са протеинима који се излучују гљивама.

Бактерија пронађена у рудницима сребра, Псеудомонас стутзери АГ259, били у стању да конструишу сребрне честице у облицима троуглова и хексагона. Величина ових наночестица имао велики опсег димензија и неки од њих достигла величине већи од уобичајеног наносцале са величином од 200 нм. Сребрне наночестице су пронађене у органском основом бактерија. [48]

Млечне киселине производе бактерије се користе за производњу сребрне наночестице. Бактерија Лацтобациллус спп., Педиоцоццус пентосацеус, Ентероццус фаециумИ, и Лацтоцоццус гарвиеае утврђено је да би могли да смање јона сребра у наночестице сребра. Производња наночестица одвија у ћелији из интеракције између јона сребра и органских једињења ћелије. Утврђено је да је бактерија Лацтобациллус ферментум створио најмањи сребрне наночестице са просечном величином од 11.2 нм. Такође је утврђено да је ова бактерија произвела наночестица са најмањом расподеле величине и наночестице углавном налази на спољне стране ћелија. Такође је утврђено да је дошло до пораста у пХ повећала стопу од којих су произведене наночестице и количину честица произведених. [49]

Биљке [ уреди ]

Смањење јона сребра у наночестице сребра је такође постићи употребом геранијуму лишћа. Утврђено је да додавање екстракта геранијум листа за сребро нитрат растворима изазива њихово сребро јони да се брзо смањује и да наночестице произведене су посебно стабилна. НаноАТестице сребра произведени у раствору имао распон величине између 16 и 40 нм. [48]

У другој студији екстракти лиснате различитих биљних су користи за смањење јона сребра. Утврђено је да је од Цамеллиа синенсис (Греен Теа), бор , ПЕРСИММОН , ГИНКО , магнолије , и Платанус да екстракт Магнолиа лист је био најбољи у стварању сребрне наночестице. Ова метода креиран честице са дисперговане опсегу величине од 15 до 500 нм, али је такође закључио да би се величина честице бити контролисана варирањем температуре реакције. Брзина којом су јони смањена екстракта магнолиа листа могла се поредити са онима руковања хемикалијама за смањење. [42] [50]

Употреба биљака, микроба, и гљива у производњи сребра наночестица води пут за више еколошки производњу сребрних наночестица. [43]

Зелена метод је на располагању за синтезу сребрне наночестице користећи Амарантхус гангетицус Линн листа екстракт. [51]

Производи и функционализација [ уреди ]

Синтетички протоколи за производњу сребрна наночестица може бити модификован да произведе сребрне наночестице са Асферично геометрије и такође функционализација наночестице различитих материјала, као што је силицијум диоксид. Стварање сребрне наночестице различитих облика и површинским премазима омогућава већу контролу над својим имањима величине специфичне.

Анизотропних структуре [ уреди ]

Силвер наночестице могу да се синтетишу у различитим Асферично (анизотропних) облика. Јер сребра, као и друге племенитих метала, показује величина и облик зависе оптички ефекат познат као локализована површинске плазмон резонанце (ЛСПР) на наносцале, способност да синтетише наночестице Аг у различитим облицима знатно повећава могућност за подешавање њихове оптичке понашање. На пример, таласна дужина на којој ЛСПР се јавља за наночестице једне морфологије (нпр сфере) ће бити другачије ако је сфера се мења у измењеном облику. Овај облик зависност омогућава сребро наночестица, доживети оптички побољшање у распону од различитих таласних дужина, чак и задржавање величине релативно константна, само променом свој облик. Пријаве овог облика искориштени проширење оптичког опсега понашања из развијају осетљиве Биосензори за повећање дуговечност текстила. [52] [53]

Троугласте наноприсмс [ уреди ]

Троугласте обликовани наночестице су канонски тип анизотропних морфологије проучава и за златом и сребром. [54]

Иако постоје многе различите технике за сребро синтезу наноприсм, неколико метода запослити приступ семе-посредоване, који укључује први синтезу мале (3-5 Нм пречник) Силвер наночестица које нуде образац за раст облика усмерена на троугластим наноструктурама. [55]

Сребрне семена се синтетишу мешањем сребро нитрат и натријум цитрат у воденом раствору и затим брзо додавањем натријум борохидрид. Додатни сребро нитрат се додаје у раствор семена на ниској температури, а призме гаје полако смањењем вишак сребро нитрат помоћу аскорбинске киселине. [6]

Са приступом семена-посредоване Силвер синтезе наноприсм, селективност једне облика над другим се делом може контролисати покривна лиганда. Коришћењем у суштини истог поступка изнад али промена цитрат за поли (винил пиролидона) (ПВП) даје коцке и наноструктуре уместо троугаоне наноприсмс штапићасте. [56]

Поред техници сјемена посредоване, сребрна наноприсмс може бити синтетисан коришћењем приступа фото-посредовано, у којој се већ постојећим сферне силвер нанопартицлес трансформише у троугластих наноприсмс једноставним излагањем реакционе смеше високим интензитетима светлости. [57]

Наноцубес [ уреди ]

Силвер наноцубес могу бити синтетисани коришћењем етилен гликол као редукционог агенса и ПВП као агенса покривна, у полиол реакцију синтезе (виде супра). Типична синтеза користећи ове реагенсе укључује додавањем свеже сребронитрата и ПВП раствору етилен гликола загревана на 140 ° Ц. [58]

Ова процедура може заправо бити модификован да произведе још један Анисотропик сребрну наноструцтуре, нановирес, за само дозвољавајући решење сребро-нитрата у годинама пре него што га користите у синтези. Дозвољавајући Сребро нитрат решење за старост, почетни наноструцтуре формирана током синтезе је мало другачија од оне добијене са свежим сребро-нитрата, који утиче на процес раста, а самим тим, морфологије финалног производа. [58]

Премаз са силицијум-диоксида [ уреди ]

Општи поступак за облагање Цоллоид честице у силицијум диоксида. Прво се ПВП апсорбује на колоидног површину. Ове честице су стављени у раствор амонијака у етанолу. честица онда почиње да расте додавањем Си (ОЕТ4).

У овом поступку, поливинилпиролидон (ПВП) је растворен у води од стране ултразвуком и помешан са сребро колоидних честица. [1] Активна мешањем осигурава ПВП је адсорбован на мешавине наночестица површину. [1] Центрифугирање раздваја ПВП обложени наночестице које се затим преносе у раствор етанола да се даље центрифугирана и стављен у раствору амонијака , етанола и Си (ОЕТ 4) (ТЕС). [1] Мешање дванаест сати резултате у силика омотача формира састоји од околног слоја силицијум оксида са етар везом доступно додати функционалност. [1] варирањем количине ТЕС дозвољава различитим дебљинама граната формираних. [1] Ова техника је популарно због могућност додавања разноврсне функционалности на изложену силика површину.

Употребите [ уреди ]

Катализа [ уреди ]

Користећи сребрне наночестице за катализатора је добија пажњу у последњих неколико година. Иако су најчешће апликације су за медицинске или антибактеријских сврхе, сребрна наночестице су показали да покаже каталитичких редокс својства боје, бензена, угљен-моноксида, и вероватно других једињења.

НАПОМЕНА: Овај став је општи опис наночестица својстава за катализе; није искључив да наночестице сребра. Величине наночестице у великој мери одређује својства која је експонате због различитих квантне ефекте. Додатно, хемијска окружење наночестице игра велику улогу о каталитичких особина. Имајући ово у виду, важно је напоменути да хетерогени катализа одвија од адсорпцијом от реактаната врсте на каталитичку подлогу. Када полимере , комплексни лиганада или сурфактанти се користе да спрече коалесценцију на наночестица, каталитичка способност често отежан због смањења адсорпције способности. [59] Међутим, ова једињења се такође може користити на такав начин да хемикалија средина побољшава каталитички способност.

Подржан на силицијум области - смањење боја [ уреди ]

Силвер нанопартицлес синтетизовани су на подлози од инертних силика сфера. [59] Подршка игра готово никакву улогу у каталитичког способности и служи као метод спречавања коалесценцију на наночестице сребра у колоидни раствор . Тако су сребрне наночестице су стабилизовани и било је могуће показати способност њих служе као електрона релеја за редукцију боја од натријум борохидрида . [59] Без сребро наночестице катализатор, практично не долази до реакције између натријум-борохидрида и разних боја: метилен плаво , еозином , и Росе Бенгал .

Месопороус аерогел - селективна оксидација бензена [ уреди ]

Силвер наночестице подржани на аерогел су предност због већег броја активних места . [60] Највиши селективност за оксидацију бензена у фенол је примећено при ниској тежинских процената сребра у аерогел матрици (1% Аг). Ова боље селективност Верује се да је резултат вишег монодисперсити у оквиру аерогел матрице 1% Аг узорка. Свако решење тежинских процената формира различите величине честице са различитим ширине опсега величине. [60]

Сребро легура - синергистички оксидација угљен-моноксида [ уреди ]

Ау-Аг легура наночестице су показали да имају синергистички ефекат оксидације угљен моноксида (ЦО). [61] На своју, сваки чист метал наночестица показује веома слабу активност катализатора за ЦО оксидације ; заједно су каталитички особине су знатно побољшани. Предложено је да се злато делује као снажан везивање за атом кисеоника и сребро служи као јак оксидишуцем катализатор, иако је тачан механизам још увек није у потпуности разумео. When synthesized in an Au/Ag ratio from 3:1 to 10:1, the alloyed nanoparticles showed complete conversion when 1% CO was fed in air at ambient temperature. [61] Interestingly, the size of the alloyed particles did not play a big role in the catalytic ability. It is well known that gold nanoparticles only show catalytic properties for CO when they are ~3 nm in size, but alloyed particles up to 30 nm demonstrated excellent catalytic activity – catalytic activity better than that of gold nanoparticles on active support such as TiO 2 , Fe 2 O 3 , etc. [61]

Light-enhanced [ edit ]

Plasmonic effects have been studied quite extensively. Until recently, there have not been studies investigating the oxidative catalytic enhancement of a nanostructure via excitation of its surface plasmon resonance . The defining feature for enhancing the oxidative catalytic ability has been identified as the ability to convert a beam of light into the form of energetic electrons that can be transferred to adsorbed molecules. [62] The implication of such a feature is that photochemical reactions can be driven by low-intensity continuous light can be coupled with thermal energy .

The coupling of low-intensity continuous light and thermal energy has been performed with silver nanocubes. The important feature of silver nanostructures that are enabling for photocatalysis is their nature to create resonant surface plasmons from light in the visible range. [62]

The addition of light enhancement enabled the particles to perform to the same degree as particles that were heated up to 40 K greater. [62] This is a profound finding when noting that a reduction in temperature of 25 K can increase the catalyst lifetime by nearly tenfold, when comparing the photothermal and thermal process. [62]

Biological research [ edit ]

Researchers have explored the use of silver nanoparticles as carriers for delivering various payloads such as small drug molecules or large biomolecules to specific targets. Once the AgNP has had sufficient time to reach its target, release of the payload could potentially be triggered by an internal or external stimulus. The targeting and accumulation of nanoparticles may provide high payload concentrations at specific target sites and could minimize side effects. [63]

Chemotherapy [ edit ]

The introduction of nanotechnology into medicine is expected to advance diagnostic cancer imaging and the standards for therapeutic drug design. [64] Nanotechnology may uncover insight about the structure, function and organizational level of the biosystem at the nanoscale. [65]

Silver nanoparticles can undergo coating techniques that offer a uniform functionalized surface to which substrates can be added. When the nanoparticle is coated, for example, in silica the surface exists as silicic acid. Substrates can thus be added through stable ether and ester linkages that are not degraded immediately by natural metabolic enzymes . [66] [67] Recent chemotherapeutic applications have designed anti cancer drugs with a photo cleavable linker, [68] such as an ortho-nitrobenzyl bridge, attaching it to the substrate on the nanoparticle surface. [66] The low toxicity nanoparticle complex can remain viable under metabolic attack for the time necessary to be distributed throughout the bodies systems. [66] [69] If a cancerous tumor is being targeted for treatment, ultraviolet light can be introduced over the tumor region. [66] The electromagnetic energy of the light causes the photo responsive linker to break between the drug and the nanoparticle substrate. [66] The drug is now cleaved and released in an unaltered active form to act on the cancerous tumor cells. [66] Advantages anticipated for this method is that the drug is transported without highly toxic compounds, the drug is released without harmful radiation or relying on a specific chemical reaction to occur and the drug can be selectively released at a target tissue. [66] [67] [69]

A second approach is to attach a chemotherapeutic drug directly to the functionalized surface of the silver nanoparticle combined with a nucelophilic species to undergo a displacement reaction. For example, once the nanoparticle drug complex enters or is in the vicinity of the target tissue or cells, a glutathione monoester can be administered to the site. [70] [71] The nucleophilic ester oxygen will attach to the functionalized surface of the nanoparticle through a new ester linkage while the drug is released to its surroundings. [70] [71] The drug is now active and can exert its biological function on the cells immediate to its surroundings limiting non-desirable interactions with other tissues. [70] [71]

Multiple drug resistance [ edit ]

A major cause for the ineffectiveness of current chemotherapy treatments is multiple drug resistance which can arise from several mechanisms. [72]

Nanoparticles can provide a means to overcome MDR. In general, when using a targeting agent to deliver nanocarriers to cancer cells, it is imperative that the agent binds with high selectivity to molecules that are uniquely expressed on the cell surface. Hence NPs can be designed with proteins that specifically detect drug resistant cells with overexpressed transporter proteins on their surface. [73] A pitfall of the commonly used nano-drug delivery systems is that free drugs that are released from the nanocarriers into the cytosol get exposed to the MDR transporters once again, and are exported. To solve this, 8 nm nano crystalline silver particles were modified by the addition of trans-activating transcriptional activator (TAT), derived from the HIV-1 virus, which acts as a cell penetrating peptide (CPP). [74] Generally, AgNP effectiveness is limited due to the lack of efficient cellular uptake; however, CPP-modification has become one of the most efficient methods for improving intracellular delivery of nanoparticles. Once ingested, the export of the AgNP is prevented based on a size exclusion. The concept is simple: the nanoparticles are too large to be effluxed by the MDR transporters, because the efflux function is strictly subjected to the size of its substrates, which is generally limited to a range of 300-2000 Da. Thereby the nanoparticulates remain insusceptible to the efflux, providing a means to accumulate in high concentrations. [ citation needed ]

Antimicrobial [ edit ]

Introduction of silver into bacterial cells induces a high degree of structural and morphological changes, which can lead to cell death. As the silver nano particles come in contact with the bacteria, they adhere to the cell wall and cell membrane. [75] Once bound, some of the silver passes through to the inside, and interacts with phosphate-containing compounds like DNA and RNA , while another portion adheres to the sulphur-containing proteins on the membrane. [75] The silver-sulphur interactions at the membrane cause the cell wall to undergo structural changes, like the formation of pits and pores. [76] Through these pores, cellular components are released into the extracellular fluid, simply due to the osmotic difference. Within the cell, the integration of silver creates a low molecular weight region where the DNA then condenses. [76] Having DNA in a condensed state inhibits the cell's replication proteins contact with the DNA. Thus the introduction of silver nanoparticles inhibits replication and is sufficient to cause the death of the cell. Further increasing their effect, when silver comes in contact with fluids, it tends to ionize which increases the nanoparticles bactericidal activity. [76] This has been correlated to the suppression of enzymes and inhibited expression of proteins that relate to the cell's ability to produce ATP. [77]

Although it varies for every type of cell proposed, as their cell membrane composition varies greatly, It has been seen that in general, silver nano particles with an average size of 10 nm or less show electronic effects that greatly increase their bactericidal activity. [78] This could also be partly due to the fact that as particle size decreases, reactivity increases due to the surface area to volume ratio increasing. [ citation needed ]

It has been noted that the introduction of silver nano particles has shown to have synergistic activity with common antibiotics already used today, such as; penicillin G , ampicillin , erythromycin , clindamycin , and vancomycin against E. coli and S. aureus. [79] In medical equipment, it has been shown that silver nano particles drastically lower the bacterial count on devices used. However, the problem arises when the procedure is over and a new one must be done. In the process of washing the instruments a large portion of the silver nano particles become less effective due to the loss of silver ions . They are more commonly used in skin grafts for burn victims as the silver nano particles embedded with the graft provide better antimicrobial activity and result in significantly less scarring of the victim. They also show promising application as water treatment method to form clean potable water. [80]

Silver nanoparticles can prevent bacteria from growing on or adhering to the surface. This can be especially useful in surgical settings where all surfaces in contact with the patient must be sterile. Interestingly, silver nanoparticles can be incorporated on many types of surfaces including metals, plastic, and glass. [81] In medical equipment, it has been shown that silver nano particles lower the bacterial count on devices used compared to old techniques. However, the problem arises when the procedure is over and a new one must be done. In the process of washing the instruments a large portion of the silver nano particles become less effective due to the loss of silver ions . They are more commonly used in skin grafts for burn victims as the silver nano particles embedded with the graft provide better antimicrobial activity and result in significantly less scarring of the victim.These new applications are direct decedents of older practices that used silver nitrate to treat conditions such as skin ulcers. Now, silver nanoparticles are used in bandages and patches to help heal certain burns and wounds. [82]

They also show promising application as water treatment method to form clean potable water. [80] This doesn't sound like much, but water contains numerous diseases and some parts of the world do not have the luxury of clean water, or any at all. It wasn't new to use silver for removing microbes, but this experiment used the carbonate in water to make microbes even more vulnerable to silver. [83] First the scientists of the experiment use the nanopaticles to remove certain pesticides from the water, ones that prove fatal to people if ingested. Several other tests have shown that the silver nanoparticles were capable of removing certain ions in water as well, like iron, lead, and arsenic. But that is not the only reason why the silver nanoparticles are so appealing, they do not require any external force (no electricity of hydrolics) for the reaction to occur. [84]

Consumer Goods [ edit ]

Household applications [ edit ]

There are instances in which silver nanoparticles and colloidal silver are used in consumer goods. Samsung and LG are two major tech companies planning to use antibacterial properties of silver nanoparticles in a multitude of appliances such as air conditioners, washing machines, and refrigerators. [85] For example, both companies claim that the use of silver nanoparticles in washing machines would help to sterilize clothes and water during the washing and rinsing functions, and allow clothes to be cleaned without the need for hot water. [85] [86] The nanoparticles in these appliances are synthesized using electrolysis . Through electrolysis, silver is extracted from metal plates and then turned into silver nanoparticles by a reduction agent. [87] This method avoids the drying, cleaning and re-dispersion processes, which are generally required with alternative colloidal synthesis methods. [87] Importantly, the electrolysis strategy also decreases the production cost of Ag nanoparticles, making these washing machines more affordable to manufacture. [88] Samsung has described the system:

[A] grapefruit-sized device alongside the [washer] tub uses electrical currents to nanoshave two silver plates the size of large chewing gum sticks. Resulting in positively charged silver atoms-silver ions (Ag+)-are injected into the tub during the wash cycle. [88]

It is important to note that Samsung's description of the Ag nanoparticle generating process seems to contradict its advertisement of silver nanoparticles. Instead, the statement indicates that laundry cycles. [87] [88] When clothes are run through the cycle, the intended mode of action is that bacteria contained in the water are sterilized as they interact with the silver present in the washing tub. [86] [88] As a result, these washing machines can provide antibacterial and sterilization benefits on top of conventional washing methods. Samsung has commented on the lifetime of these silver-containing washing machines. The electrolysis of silver generates over 400 billion silver ions during each wash cycle. Given the size of the silver source (two “gum-sized” plate of Ag), Samsung estimates that these plates can last up to 3000 wash cycles. [88]

These plans by Samsung and LG are not overlooked by regulatory agencies. Agencies investigating LG's nanoparticle use include but are not limited to: the US FDA , US EPA , SIAA of Japan, and Korea's Testing and Research Institute for Chemical Industry and FITI Testing & Research Institute. [86] These various agencies plan to regulate silver nanoparticles in appliances. [86] These washing machines are some of the first cases in which the EPA has sought to regulate nanoparticles in consumer goods. LG and Samsung state that the silver gets washed away in the sewer and regulatory agencies worry over what that means for wastewater treatment streams. [88] Currently, the EPA classifies silver nanoparticles as pesticides due to their use as antimicrobial agents in wastewater purification. [85] The washing machines being developed by LG and Samsung do contain a pesticide and have to be registered and tested for safety under the law, particularly the US Federal insecticide, fungicide and rodenticide act. [85] The difficulty, however behind regulating nanotechnology in this manner is that there is no distinct way to measure toxicity. Tim Harper, CEO of nanotechnology consultants Cientifica, explained, "we don't really have the science to prove anything one way or another". [85] The example of these washing machines demonstrates that while nanotechnology using silver nanoparticles in commercial appliances is showing promise, ways to measure toxicity and health hazards to humans, bacteria, or the environment will continue to be hurdle for nanoparticle technology implementation.

Safety [ edit ]

Although silver nanoparticles are widely used in a variety of commercial products, there has only recently been a major effort to study their effects on human health. There have been several studies that describe the in vitro toxicity of silver nanoparticles to a variety of different organs, including the lung, liver, skin, brain, and reproductive organs. [89] The mechanism of the toxicity of silver nanoparticles to human cells appears to be derived from oxidative stress and inflammation that is caused by the generation of reactive oxygen species (ROS) stimulated by either the Ag NPs, Ag ions, or both. [90] [91] [92] [93] [94] For example, Park et al. showed that exposure of a mouse peritoneal macrophage cell line (RAW267.7) to silver nanoparticles decreased the cell viability in a concentration- and time-dependent manner. [93] They further showed that the intracellular reduced glutathionine (GSH), which is a ROS scavenger, decreased to 81.4% of the control group of silver nanoparticles at 1.6 ppm. [93]

Modes of toxicity [ edit ]

Since silver nanoparticles undergo dissolution releasing silver ions, [95] which is well-documented to have toxic effects, [94] [95] [96] there have been several studies that have been conducted to determine whether the toxicity of silver nanoparticles is derived from the release of silver ions or from the nanoparticle itself. Several studies suggest that the toxicity of silver nanoparticles is attributed to their release of silver ions in cells as both silver nanoparticles and silver ions have been reported to have similar cytotoxicity. [92] [93] [97] [98] For example, In some cases it is reported that silver nanoparticles facilitate the release of toxic free silver ions in cells via a "Trojan-horse type mechanism," where the particle enters cells and is then ionized within the cell. [93] However, there have been reports that suggest that a combination of silver nanoparticles and ions is responsible for the toxic effect of silver nanoparticles. Navarro et al. using cysteine ligands as a tool to measure the concentration of free silver in solution, determined that although initially silver ions were 18 times more likely to inhibit the photosynthesis of an algae, Chlamydomanas reinhardtii, but after 2 hours of incubation it was revealed that the algae containing silver nanoparticles were more toxic than just silver ions alone. [99] Furthermore, there are studies that suggest that silver nanoparticles induce toxicity independent of free silver ions. [94] [100] [101] For example, Asharani et al. compared phenotypic defects observed in zebrafish treated with silver nanoparticles and silver ions and determined that the phenotypic defects observed with silver nanoparticle treatment was not observed with silver ion-treated embryos, suggesting that the toxicity of silver nanoparticles are independent of silver ions. [101]

Protein channels and nuclear membrane pores can often be in the size range of 9 nm to 10 nm in diameter. [94] Small silver nanoparticles constructed of this size have the ability to not only pass through the membrane to interact with internal structures but also to be become lodged within the membrane. [94] Silver nanoparticle depositions in the membrane can impact regulation of solutes, exchange of proteins and cell recognition. [94] Exposure to silver nanoparticles has been associated with "inflammatory, oxidative, genotoxic, and cytotoxic consequences"; the silver particulates primarily accumulate in the liver. [102] but have also been shown to be toxic in other organs including the brain. [103] Nano-silver applied to tissue-cultured human cells leads to the formation of free radicals, raising concerns of potential health risks. [104]

  • Allergic reaction: There have been several studies conducted that show a precedence for allerginicity of silver nanoparticles. [105] [106]

  • Argyria and staining: Ingested silver or silver compounds, including colloidal silver , can cause a condition called argyria , a discoloration of the skin and organs.In 2006, there was a case study of a 17-year-old man, who sustained burns to 30% of his body, and experienced a temporary bluish-grey hue after several days of treatment with Acticoat, a brand of wound dressing containing silver nanoparticles. [107] Argyria is the deposition of silver in deep tissues, a condition that cannot happen on a temporary basis, raising the question of whether the cause of the man's discoloration was argyria or even a result of the silver treatment. [108] Silver dressings are known to cause a “transient discoloration” that dissipates in 2–14 days, but not a permanent discoloration. [ citation needed ]

  • Silzone heart valve: St. Jude Medical released a mechanical heart valve with a silver coated sewing cuff (coated using ion beam-assisted deposition) in 1997. [109] The valve was designed to reduce the instances of endocarditis . The valve was approved for sale in Canada, Europe, the United States, and most other markets around the world. In a post-commercialization study, researchers showed that the valve prevented tissue ingrowth, created paravalvular leakage, valve loosening, and in the worst cases explantation. After 3 years on the market and 36,000 implants, St. Jude discontinued and voluntarily recalled the valve.