Fotos: Liec/ UnespFilamentos de plata que pueden verse únicamente en potentes microscopios electrónicos presentaron acción contra la bacteria Staphylococcus aureus, resistente al antibiótico meticilina y conocida como Sarm, responsable de infecciones hospitalarias. “Encontramos por casualidad esos filamentos de plata que crecían espontáneamente en una muestra de wolframato de plata [Ag2WO4]”, dice el profesor Elson Longo, del Instituto de Química de la Universidade Estadual Paulista (Unesp) de Araraquara, en el interior paulista. “Estábamos estudiando una nueva ruta para la producción de wolframato de plata, un compuesto de plata y wolframio o tungsteno, para el análisis del material, que es un cristal semiconductor, y posiblemente como esterilizador; lo pusimos en un microscopio de barrido de emisión de campo eléctrico y observamos el filamento, pero pensamos que el aparato estaba con problemas y fuimos a otro microscopio, el de transmisión, y también constatamos el mismo fenómeno”, dice Longo, quien también es el coordinador del Centro de Investigación para el Desarrollo de Materiales Funcionales, uno de los Centros de Investigación, Innovación y Difusión (Cepid) de la FAPESP.
“Es una nueva generación de materiales bactericidas”, dice Longo. Los test biológicos coordinados por el profesor Carlos Eduardo Vergani, de la Facultad de Odontología de la Unesp de Araraquara, mostraron resultados prometedores también contra hongos. “Los hongos están compuestos por moléculas mayores y muchos exhiben resistencia a los fungicidas convencionales. Logramos buenos resultados en experimentos con la Candida albicans, y estamos probando en otras especies”, dice la profesora Ana Machado, del equipo coordinado por Vergani. “También pusimos en evidencia que el crecimiento de filamentos de plata en el wolframato potenció la capacidad del material de combatir la proliferación de Sarm, como consecuencia de una disminución multiplicada por cuatro de la cantidad de sustancia necesaria destinada a eliminar a ese microorganismo”, dice Machado.
Esta novedad ubica una vez más al uso de la plata como un potente y natural material bactericida. Desde la antigüedad se la utiliza con esa finalidad. La explicación científica de este uso se relaciona con las cargas eléctricas o radicales libres presentes en el metal, que producen alteraciones en las moléculas de ADN y interactúan con las membranas celulares, ocasionándole daños a los microorganismos. “Pero no existe nada en la literatura que se asemeje a lo que hallamos: un material formándose dentro de otro material”, dice Longo. “Arrojamos partículas –que son electrones presentes en mayor cantidad y con más energía en el microscopio de transmisión– sobre el wolframato de plata y se generaron espontáneamente filamentos, solamente de plata, como si fuera una semilla de fríjol que brota después de que se la entierra”, dice Longo. “Normalmente, si uno tiene un material compuesto, cloruro de plata por ejemplo, y se hace algo para descomponerlo, el resultado de ello da dos dos elementos separados: cloro y plata”, explica. “Pero aún no sabemos exactamente qué sucede en la plata del wolframato; estamos efectuando cálculos teóricos para entender mejor este fenómeno. Sabemos que hay un desorden y un orden de los clusters de plata que se descomponen formando plata metálica y se mueven hacia la superficie dentro del cristal de wolframato de plata, y forman hilos que se consolidan en algunas partes del material”. El tamaño de los filamentos oscila de los micrones (del orden de una milésima parte de un milímetro) de longitud a los nanómetros (el equivalente a una millonésima parte de un milímetro) de ancho.
La transferencia a la industria
Los filamentos de plata del wolframato no sirven para componer medicamentos, pero sí para su incorporación en metales, plásticos u otros materiales. En los actuales usos, la plata sola se aplica como bactericida en instrumentos quirúrgicos, lavarropas, heladeras y filtros, por ejemplo. El grupo coordinado por Longo forma parte también del Instituto Nacional de Ciencias y Tecnología de Materiales en Nanotecnología, apoyado por la FAPESP y por el Consejo Nacional de Desarrollo Científico Tecnológico (CNPq). El trabajo con nanopartículas de plata se desarrolla desde hace más de una década en el marco de una colaboración entre los grupos de los profesores Longo, anteriormente en la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), y José Arana Varela, de la Unesp, actual director presidente de la FAPESP. Los avances tecnológicos logrados por ambos grupos con estas nanopartículas llegaron a la empresa Nanox (lea en Pesquisa FAPESP edición n° 187), una star-up de los laboratorios de la Unesp y de la UFSCar, que produce y vende material formado por nanopartículas de plata para conferirles propiedades bactericidas y autoesterilizadoras a una serie de productos, tales como purificadores de agua, secadores de pelo, pinturas, embases de alimentos, cerámicas e instrumentos quirúrgicos.
El nuevo material, presentado en la edición de abril de la edición Scientific Reports de la revista Nature, también demuestra otra actividad: puede usárselo en la descomposición de materia orgánica en efluentes industriales o aguas de ríos y arroyos. “Probamos los filamentos con rodamina B, un compuesto químico rojo que no pierde el color fácilmente y que se emplea en pruebas internacionales, en experimentos de productos utilizados en el tratamiento de agua”, dice Longo. “Con los filamentos de plata, logramos degradar en 30 minutos la rodamina presente en el agua y el dióxido de carbono [CO2] en un ambiente con luz solar, pues los filamentos también son fotoluminescentes y reaccionan con el colorante, ayudando a degradarlo. Los productos actuales hacen que la rodamina de descomponga, pero en más de una hora”. Otra ventaja en este proceso radica en que los filamentos de plata del wolframato pueden reutilizarse. Ahora los investigadores, además de entender mejor el fenómeno, están redactando patentes sobre los usos de dichos filamentos.
Proyectos
1. Centro de Investigación para el Desarrollo de Materiales Funcionales (n° 2013/07296-2); Modalidad Centros de Investigación, Innovación y Difusión (Cepid); Coord. Elson Longo/Unesp; Inversión R$ 1.184.793,34 y US$ 1.060.186,89 por año (FAPESP).
2. Instituto Nacional de Ciencias de Materiales en Nanotecnología (n° 2008/57872-1); Modalidad Proyecto Temático/INCT; Coord. Elson Longo/Unesp; Inversión R$ 838.500,00 y US$ 772.295,09 (FAPESP).
Artículo científico
Longo, E. et al. Direct in situ observation of the electron-driven synthesis of Ag filaments on alpha-Ag2WO4 crystals. Scientific Reports. v. 3, n° 1.676. Abr. 2013.
