Vedci zo Slovenskej akadémie vied a Univerzity Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach dokázali s využitím mechanochémie syntetizovať za pomoci lišajníkov strieborné nanočastice s antibakteriálnou aktivitou. Prekonali tak problém s nerozpustnosťou metabolitov lišajníkov vo vode, čo bránilo ich použitiu na klasickú syntézu. Ich inovatívny prístup ocenili aj editori prestížneho vedeckého časopisu.
Mechanochémia je druh chemickej syntézy, ktorá je environmentálne prijateľnejšou alternatívou ku klasickej roztokovej chémii. Jej princíp spočíva v mletí práškových reaktantov v špeciálnych mlynoch. Bez využitia rozpúšťadiel alebo zvyšovania teploty a tlaku tak vedci môžu získať často lepší výsledok, ako v tradičnej chémii. Pomocou tejto metódy možno pripraviť nanomateriály využiteľné v energetike, v biologických aplikáciách alebo dokonca recyklovať odpad.
Tentoraz slovenskí vedci hľadali ekologické spôsoby, ako by mohli strieborné nanočastice so stabilnou antibakteriálnou aktivitou syntetizovať za využitia lišajníkov ako redukčných činidiel.
„Lišajníky sú známe produkciou sekundárnych metabolitov, pri ktorých bola preukázaná ich schopnosť redukcie kovových iónov ako aj ich biologický potenciál využiteľný vo farmakológii či mikrobiológii. Problémom však je, že tieto látky sú takmer nerozpustné vo vode,“ povedal Michal Goga z katedry botaniky Prírodovedeckej fakulty UPJŠ v Košiciach.
„V súčasnosti je trendom pripravovať strieborné nanočastice takzvanou zelenou syntézou, kedy sa zdroj striebra, najčastejšie je to dusičnan strieborný (AgNO3), rozpustí a zmieša s vodným extraktom nejakej rastliny. Takýto prístup nie je možné využiť pre všetky organizmy a stabilita takto získaných produktov – nanosuspenzií je nižšia, ako by to bolo v prípade prášku,“ vysvetlil Matej Baláž z oddelenia mechanochémie na Ústave geotechniky SAV v Košiciach, ktorý so svojimi kolegami tento problém vyriešil pomocou mechanochémie.
„Dusičnan strieborný a lišajník, obidve zložky v práškovej forme, sme nasypali do mlecej komory planetárneho mlyna a mletím sme pripravili nanočastice striebra,“ opísal metódu mechanochemik.
„Takto sa nám okrem syntézy podarilo strieborné nanočastice a časť lišajníkov skombinovať do kompozitu s významnou antibakteriálnou aktivitou,“ doplnil ho lichenológ.
Tento inovatívny prístup publikovali v prestížnom časopise ACS Sustainable Chemistry & Engineering. Vedci v štúdii okrem toho porovnávali aj redukčnú schopnosť štyroch lišajníkov z rôznych geografických oblastí. Z výsledkov výskumu vyplynulo, že lišajníky z extrémneho antarktického podnebia (Usnea antarctica a Leptogium puberulum) produkovali menší počet detekovateľných sekundárnych metabolitov, nakoľko sa predpokladá, že všetku svoju energiu minú na obranu voči vonkajším vplyvom. To sa odrazilo aj na čase potrebnom na premenu strieborných iónov na nanočastice elementárneho striebra. Napriek tomu, že mletie trvalo viac než 6 hodín, kompletná premena nebola pozorovaná. Na druhej strane, lišajníky rastúce v miernejších podmienkach (napríklad slovenský Cetraria islandica alebo Xanthoria elegans), majú metabolitov dostatok, a preto na syntézu postačili dve hodiny.
Odkaz na článok publikovaný v ACS Sustainable Chemistry & Engineering: Biomechanochemical Solid-State Synthesis of Silver Nanoparticles with Antibacterial Activity Using Lichens.
Spracovala: Katarína Gáliková
Foto: Katarína Čižmáriková
