SILVER
NANOPARTICLES
AND NEGLECTED
DISEASES
Goal
Cutaneous leihmaniasis
Ulcera Buruli
is a skin diseases
and of soft tissues with the possibility
of physical incapacity. It is produced by
an environmental pathogens,
Mycobacterium ulcerans, that produce
a destructive toxin. Mainly attack
children at the Sub-Sahara in Africa
region.
N. Durán, 2º Reunião Ciência Tecnologia Sociedade
Buenos Aires-Argentina, 5-8 de Junho, 2006.
Traditionally, the pharmaceutical therapy
has been considered inefficient, but recent
results suggest a combination of antibiotics
that include Rifampicin and Streptomycin or
amikacine are adequate to kill M. ulcerans in
human lesions [WHO, Wkly Epidemiol. Rec.
78, 163-168 (2003).
N. Durán, 2º Reunião Ciência Tecnologia Sociedade
Buenos Aires-Argentina, 5-8 de Junho, 2006.
PREPARAÇÃO
Sintese química de nanoparticulas de prata
PREPARAÇÃO
Biosynthesis of silver nanoparticles
Fusarium oxysporum was grown by 7 days
The biomass was filtrated and resuspended in sterile water
The biomass was filtrated and AgNO3 (10 mM) was added
in the fungal liquid
Absorptions were measured in UV-Vis
Silver nanoparticles
Size: 1,6 nm
(biosynthesis)
Durá et al. J. Nanobiotechnol. 2005
Silver nanoparticles
Size: 175 nm
(Chemical synthesis)
CLIN
CLIN
CLIN
CLIN
CLIN
CLIN
CLIN
CLIN
Sitio de ação de antibioticos
Antibacteria Assay
O QUE FAZEM AS NANOPARTICULAS DE PRATA?
SKIN PERMEATION IN VITRO
Human abdominal skin
The nanoparticles did not reach the
receptor compartment
DOENÇAS
DE PELE
ACNE
Propiobacterium acnes
bacteria
Contra a bacteria Propiobacterium acnes
associada em parte com a inflamação do
acne
Clindamycin
Emulsão topica 1% ou gel
Liga-se as subunidades ribossomais 50S e
Inibe a síntese de proteínas
CLIN
CLIN
CLIN
CLIN
CLIN
CLIN
CLIN
CLIN
CLIN
CLIN
CLIN
ACNE
PAPEL DE
NANOPARTICULAS
DE PRATA EM
QUEIMADURAS
Silver nanoparticles formulation from Agharkar Research Institute, Pune-India
A) Treatment with Ag-formulation showed 90% healing after 4 weeks.
B) Treated with conventional medicine healed only 60%.
C) After 4 months part treated with Ag-form. showed healing with normal skin texture
D) treatment with conventional medicine showed healing with some scars.
Jun Tian, Kenneth K. Y. Wong, Chi-Ming Ho, Chun-Nam Lok,
Wing-Yiu Yu,] Chi-Ming Che, Jen-Fu Chiu, and Paul K. H. Tam.
Topical delivery of silver nanoparticles promotes wound
healing.ChemMedChem.(2007)2,129-136.
• Preparation of the dressings:
• Nanosilver-coated dressing: Initial experiments were carried
out by using silver nanoparticle grafted dressing (silver
content: 2.75 mgg1, Anson Nanotechnology Group Co., Ltd.
Hong Kong). A piece of silver nanoparticle-coated dressing
(4H3 cm2) weighed 0.1737 g. This corresponds to 0.4777 mg of
silver nanoparticles on each piece. Transmission electron
microscopy revealed that silver nanoparticles were spherical,
with diameters of 149.8 nm based on 750 particle
measurements on five sites of interest. Subsequently
experiments were performed with silver nanoparticles (1 mm)
synthesized by borohydride reduction of AgNO3 in the
presence of citrate as a stabilizing agent, as previously
described.[45] Similar efficacy with silver nanoparticle dressing
was confirmed (data not shown).
SSD
NT
ND
Silver Nano
Silver sulfadiazine
E:epidermid
HF: hair follicles
CULTURA DE MICRORGANISMOS NO PANO DA FERIDA NOS DIAS 1, 3, 5, 7 E 10 NOS ANIMAIS
TRATADOS COM ND (GRIS), SSD (BRANCO E NÃO TRATADO (GRIS ESCURO)
silver nanoparticles can modulate local and systemic
inflammatory response following burn injury by cytokine
modulation.
IL-6
 ND
▄ No treatment
▲ SSD
IL-6 aumenta inflamação
TGF-beta auenta inflamação
Il-10regula citokinas
VGEF (vascular endotelial
growth factor)
promove cicatrização
IFN-gama aumenta colageno
TGF-beta
VGEF
IL-10
IFN-gama
NANOPARTICULAS DE OURO
APLICADAS COMO
CARREGADORES DE
ANTICANCER
NANOPARTICULAS DE
OXIDO DE FERRO
COMO
CARREGADORES DE
FÁRMACOS
Lewin et al. Nat. Biotechnol. 18, 410 (2000)
NANOPARTICULAS DE PRATA
DE SINTESE FUNFICA E SUA
APLICAÇÃO EM FIBRAS
TEXTEIS
Nanoparticulas
Impregnação em
tecido têxtil para
atividade biocida
Algodão 100%
Teste oligodinamico
Staphylococcus aureus
Klebisiela pneumoniae
Durán et al. Patente Braz. PIBr 0605681-4 (2006)
1) Algodão 100% e 2) poliester 100% 3) Cultura de Staphylococus
aureus
e
4)
Teste
com
tecido
algodão
impregnado
com
nanopartículas de prata frente à cultura bacteriana e 5) teste do
tecido poliester impregnado com nanopartículas de prata frente à
cultura bacteriana
1
4
3
2
ATIVIDADE BIOCIDA DO TECIDO IMPREGNADO
(ALGODÃO) COM NANOPARTÍCULAS DE PRATA
frente a bactéria S. aureus
MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA DO TRATAMENTO
DE ALGODÃO COM NANOPARTICULAS DE PRATA
Tecido Controle (sem nanopartículas de prata)
Tecido com
nanopartículas de
prata
Durán et al. J. Biomed. Nanotechnol. 3, 203-208 (2007).
ATIVIDADE
BIOCIDA
DO
TECIDO
IMPREGNADO
(POLIÉSTER) COM NANOPARTÍCULAS DE PRATA frente a
bactéria S. aureus
M.O das amostras não impregnadas
M.O
do
impregnado
nps.
Poliéster
com
MATERIAS PARA FERIMENTOS
Área superficial grande de partículas
de prata tamanho nano melhora a
efetividade antibacteriana
-melhora os tempos de recuperação
-mata bactéria mais rápido com
nanoparticulas que outras formas
de prata
NANOPARTICULAS
METALICAS
NO MEIO
AMBIENTE
Zhang, J. NANOPART. RES. 5, 323-332 (2003)
99% de tetracloroeteno foi
removido em poucos dias com a
adição de nanopartículas de Fe/Pd
Nano (50 nm) foram 25x mais
eficientes que micro de 10 m
10-100 nm
As partículas podem permear ate 20 m de distância pelo solo
e permanecem reativas por 4-8 semanas
ELIMINAÇÃO DE PESTICIDAS POR
ADSORÇÃO EM NANOPARTÍCULAS
METÁLICAS
CHLORPYRIFOS
MALATHION
ENDOSULFAN
Nair et al. Pramana J. Phys. (India) 65, 631-640 (2005) (www.iitm.ac.in)
Au@citrate
nanoparticles
Tratamento e
Remediação
Gestão e eliminação de
contaminação
Tratamento com ferro…
Usado para tratamento por muitos
anos de aqüíferos.
O ferro reduz quimicamente o material
orgânico e contaminantes ambientais
inorgânicos.
Comumente envolve ferro granulado
ou “microescala” ( 50 m ou 50,000
nm).
e Nanotecnologia
Ferro de tamanho nano aumenta a
reação. Aumenta mais ainda por
acoplamento com outros metais
(Fe/Pd)* em nanoescala.
Nano Fe0 é mais reativo e efetivo que
em microescala.
Tamanhos menores o fazem mais
flexível-penetra a áreas difícil aceso.
* Elliot and Zhang ES&T 2001, 35, 4922-4926
“Sentir e Eliminar”
Uma estratégia para
tratamento de
poluentes
Papel duplo do filme de
semicondutor ZnO como um
sensor e fotocatalisador
>300 nm
UV
Kamat, P.V, et al. J.Phys.Chem. B 2002, 106,788-794.
Oxido de Zinco (ZnO) de
tamanho nano “sente” poluentes
orgânicos indicado pela
mudança do sinal de emissão na
região do visível.
O ZnO “elimina” os poluentes
via oxidação fotocatalítica para
formar compostos mais benignos
para o ambiente
A capacidade de sensor significa
que a fase energética da
oxidação somente ocorre quando
o poluente está presente.
Multifuncionalidade e
“esperteza” é altamente
desejável para aplicações
ambientais.
NANOPARTICULAS
METALICAS EM
BIOTECNOLOGIA
Diminuição da
afinidade
pelo substrato
(baixa flexibilidade)
IMOBILIZAÇÃO DE LIPASE EM NANOPARTICULAS DE SILICA MODIFICADA
Kim et al. J. Mol.Catal. B. Enzyme 39, 62 (2006)
CELLULASE IMMOBILIZATION ON Fe3O4 AND CHARACTERIZATION, Garcia et al.
Biotechnol. Bioeng. 33, 321-326 (1989).
Aminopropiltrietoxisilano
Glutaraldeido
Fe
Fe33O
O44)}}}---(O)3 -Si-( CH2)3NH=CH-CH2-CH2-CH2-CO-H
Celulase
H2N- {Enzyme}
Celulase
Fe
)}}}---(O)3 -Si-( CH2)3NH=CH-CH2-CH2-CH2-CH=N-{Enzyme}
Fe
3O
3O
4 4
NOTA: MAIOR A CADEIA MAYOR ATIVIDADE
CARACTERISTICAS
Efeito do pH e de temperatura na atividade da
celulase imobilizada e na livre
Imobilizada: pH 5.5 temp. otima: 50oC t1/2 272 h
livre:
pH 4.0 temp. otima: 45oC t1/2 0.77 h
Estabilidade termica da imobilizada a 40oC,
pH 4.5 e agitação 120 oscilações/min
30 horas perde 40% da atividade.
100 horas perde 50% da atividade
IMOBILIZAÇÃO DA CELULASE
Razão peso cel.
--------------------- Prot. adic. Prot agua Prot. lig. Ativ.espe.
Peso suporte
(mg)
(unis/g supor)
---------------------------------------------------------------------------------0.03
7.3
6.65
0.65
2.66
---------------------------------------------------------------------------------Ativ. Especif. livre
Ativ. Especif.Imob.
Eficie
(umol gluc/g prot./h) (umol gluc./g prot. lig/h) reten
enz (%)
------------------------------------------------------------------------0.03
4219,7
5410.3
128.2
ALGUNS DOS
PRODUTOS COM
NANOPARTICULAS
METALICAS
Aplicações
COSMÉTICOS
Aplicações
Purificador de Ar
Refrigerador
Durán et al. - J. Biomed. Nanotecnol. 3(2) 2007.
ACKNOWLEDGEMENTS
REDE NANOTUB0S
DE CARBONO
CNPq/MCT
CNPq/MCT