L’argent est utilisé depuis longtemps pour contrecarrer la propagation des maladies et, ces dernières années, des nanoparticules d’argent ont été incorporées dans des produits allant des désinfectants, des vêtements résistants aux odeurs et des machines à laver au maquillage, aux emballages alimentaires et aux équipements sportifs.
Les nanoparticules sont de minuscules morceaux de matière dont la taille varie de un à 100 milliardièmes de mètre. En plus de leurs propriétés antimicrobiennes, les nanoparticules d’argent sont importantes sur le plan industriel en tant que catalyseurs et applications électroniques.
Malgré leur omniprésence, on sait peu de choses sur leur toxicité environnementale ou sur la manière dont elle pourrait être atténuée.
Des chercheurs de l’Université d’État de l’Oregon ont franchi une étape clé pour combler le manque de connaissances avec une étude qui indique que la forme des particules et la chimie de leur surface jouent un rôle clé dans la façon dont elles affectent les écosystèmes aquatiques.
Les résultats, publiés dans Nanomatériauxsont importants car ils suggèrent que les nanoparticules d’argent peuvent être produites dans des formats qui préservent leurs propriétés bénéfiques tout en limitant celles qui sont négatives pour l’environnement.
Les scientifiques dirigés par Marilyn Rampersad Mackiewicz et Stacey L. Harper ont évalué comment les nanoparticules d’argent de forme sphérique et triangulaire avec cinq compositions chimiques de surface différentes affectaient leur absorption et leur toxicité dans un microcosme de laboratoire composé de bactéries, d’algues, de daphnies et de poissons zèbres embryonnaires.
Les daphnies sont de minuscules crustacés et le poisson zèbre est une petite espèce d’eau douce qui passe d’une cellule à un poisson nageur en cinq jours environ.
Le poisson zèbre est particulièrement utile pour étudier le développement et la génétique des vertébrés, y compris les effets des contaminants environnementaux et des produits pharmaceutiques sur le développement embryonnaire précoce. Ils partagent une similitude remarquable avec les humains aux niveaux moléculaire, génétique et cellulaire ; Les poissons zèbres embryonnaires présentent un intérêt particulier car en plus de se développer rapidement, ils sont transparents et peuvent être facilement maintenus dans de petites quantités d’eau.
Les auteurs notent que des centaines de tonnes de nanoparticules d’argent sont produites chaque année à des fins commerciales, ce qui signifie qu’il est inévitable que certaines finissent dans les environnements aquatiques.
« Les nanoparticules d’argent ne sont pas réglementées par la Food and Drug Administration et on ne sait pas grand-chose de leur toxicité, à l’exception des ions d’argent libres qui peuvent résulter de l’oxydation de la surface des nanoparticules », a déclaré Mackiewicz, professeur adjoint de chimie. « Les ions d’argent libres sont connus pour être toxiques et dans cet article, nous avons trouvé un moyen d’étudier la toxicité des nanoparticules d’argent et leur impact sur l’environnement, indépendamment des ions d’argent toxiques. »
Mackiewicz, Harper et leurs collaborateurs des collèges des sciences, de l’ingénierie et des sciences agricoles de l’OSU ont découvert que les nanoparticules d’argent affectent négativement certaines espèces mais pas d’autres.
« Par exemple, il y a une diminution de la croissance bactérienne et de Daphnia, et la taille et la forme des particules peuvent y contribuer, mais les nanoparticules n’ont pas affecté le poisson zèbre », a-t-elle déclaré. « Et les nanoparticules recouvertes de lipides, composés organiques présents dans de nombreuses huiles et cires naturelles, n’ont pas libéré de quantités significatives d’ions argent, mais elles ont présenté la plus grande toxicité pour Daphnia magna, l’espèce la plus sensible du microcosme. »
Dans l’ensemble, a déclaré Mackiewicz, l’étude a montré que la forme et la chimie de surface des nanoparticules d’argent peuvent être manipulées pour atteindre des objectifs spécifiques nécessaires à une meilleure compréhension et à l’atténuation des risques associés aux nanoparticules d’argent. Une étude connexe en attente de publication, a-t-elle ajouté, montre que les petites nanoparticules sphériques sont plus toxiques que les triangles ou les cubes.
Les nanoparticules sont le dernier format, note Mackiewicz, d’un élément qui, tout au long de l’histoire, a été utilisé pour limiter la propagation des maladies humaines via son incorporation dans des objets utilisés dans la vie quotidienne. Sa première utilisation enregistrée à des fins thérapeutiques remonte à 3 500 ans.
Au Moyen Âge, les familles riches utilisaient tellement de récipients, assiettes et autres produits en argent qu’elles développaient des décolorations bleuâtres de la peau connues sous le nom d’argyrie, une condition qui aurait conduit au terme « sang bleu » pour décrire les membres de l’aristocratie.
Les chercheurs de l’OSU, Bryan Harper et Arek Engstrom, ont collaboré avec Mackiewicz et Harper à l’étude.
Plus d’information:
Bryan J. Harper et al, Impacts des nanoparticules d’argent de forme différentielle avec des revêtements de surface de thiol hydrophobe de plus en plus complexes dans des microcosmes de laboratoire à petite échelle, Nanomatériaux (2024). DOI : 10.3390/nano14080654