Materiali nanostrutturati avanzati per strategie antimicrobiche sostenibili

I nanocompositi combinano le proprietà uniche di ciascun componente in un unico materiale, migliorandone le caratteristiche ottiche, chimiche e strutturali. L’incorporazione dell’argento in questi nanocompositi migliora significativamente sia le proprietà fotocatalitiche che quelle antimicrobiche. I risultati sperimentali hanno dimostrato che il nanocomposito c-NGO/Ag NWs ha mostrato una forte attività antimicrobica contro Escherichia coli quando è stato immobilizzato su substrati di vetro e sottoposto a esposizione a luce solare simulata, anche a basse concentrazioni di materiale. La combinazione del rilascio di ioni Ag⁺ e della generazione fotocatalitica di ROS è alla base di questa potenziata attività antimicrobica. Inoltre, il nanocomposito TiO₂-Ag ha rivelato un’efficace azione antibatterica contro batteri Gram-positivi e Gram-negativi. Per valutare la sua attività antivirale, è stato sviluppato un nuovo test di denaturazione proteica, evidenziando il potenziale di prevenzione delle infezioni virali attraverso la distruzione di proteine chiave, inclusa la proteina spike di SARS-CoV-2. Questa ricerca offre nuove prospettive per affrontare le sfide attuali nel campo dei materiali antimicrobici, suggerendo applicazioni promettenti in ambito di rivestimenti antimicrobici e nelle tecnologie di disinfezione delle acque.

La diffusione globale di microrganismi patogeni, inclusi batteri, virus e funghi, ha rappresentato una seria minaccia per la salute pubblica e l’economia mondiale. Questa situazione ha incentivato lo sviluppo di soluzioni innovative e sostenibili per inattivare efficacemente questi organismi. Sebbene i metodi di disinfezione tradizionali, come i disinfettanti chimici o i trattamenti termici, siano ampiamente utilizzati, spesso presentano limitazioni legate ad alti costi, problemi di tossicità o all’incapacità di inattivare completamente i microrganismi in tutte le condizioni ambientali, portando gradualmente a un aumento della resistenza dovuto all’adattamento fenotipico. In questo contesto, i nanomateriali fotoattivi hanno suscitato un notevole interesse, poiché sono in grado di generare specie reattive dell’ossigeno (ROS) sotto irradiazione, esercitando effetti biocidi sui patogeni senza rilasciare sottoprodotti tossici. Inoltre, l’immobilizzazione di queste nanoparticelle su substrati o l’incorporazione in matrici ne facilita l’uso come rivestimenti durevoli, prevenendo il rilascio nell’ambiente e rendendo questa tecnologia riutilizzabile e sicura per la salute umana e ambientale. Questo lavoro si concentra sullo sviluppo di nanomateriali compositi fotoattivi con proprietà antimicrobiche per applicazioni nel trattamento delle acque e nei rivestimenti antimicrobici. Nello specifico, sono stati sintetizzati due nanocompositi: un nanocomposito di ossido di nanografene carbossilato (c-NGO) combinato con nanofili d’argento (Ag NWs) e un nanocomposito di biossido di titanio (TiO₂) con nanoparticelle d’argento (Ag NPs). I nanocompositi combinano le proprietà uniche di ciascun componente in un unico materiale, migliorandone le caratteristiche ottiche, chimiche e strutturali. L’incorporazione dell’argento in questi nanocompositi migliora significativamente sia le proprietà fotocatalitiche che quelle antimicrobiche. I risultati sperimentali hanno dimostrato che il nanocomposito c-NGO/Ag NWs ha mostrato una forte attività antimicrobica contro Escherichia coli quando è stato immobilizzato su substrati di vetro e sottoposto a esposizione a luce solare simulata, anche a basse concentrazioni di materiale. La combinazione del rilascio di ioni Ag⁺ e della generazione fotocatalitica di ROS è alla base di questa potenziata attività antimicrobica. Inoltre, il nanocomposito TiO₂-Ag ha rivelato un’efficace azione antibatterica contro batteri Gram-positivi e Gram-negativi. Per valutare la sua attività antivirale, è stato sviluppato un nuovo test di denaturazione proteica, evidenziando il potenziale di prevenzione delle infezioni virali attraverso la distruzione di proteine chiave, inclusa la proteina spike di SARS-CoV-2. Questa ricerca offre nuove prospettive per affrontare le sfide attuali nel campo dei materiali antimicrobici, suggerendo applicazioni promettenti in ambito di rivestimenti antimicrobici e nelle tecnologie di disinfezione delle acque.