Heutzutage sind Silber-Nanopartikel eines der faszinierendsten, vielversprechendsten und am weitesten verbreiteten Nanomaterialien, zumindest unter den Metall-Nanopartikeln, hauptsächlich wegen ihrer sehr interessanten antibakteriellen, antiviralen und antimykotischen Wirkung. Die potenzielle Verwendung von Silber-Nanopartikeln ist jedoch viel breiter.
Wo werden Silber-Nanopartikel eingesetzt? In der Katalyse oder in der Kleidung
Schon heute finden sich Silber-Nanopartikel in antibakteriellen Präparaten, in der industriellen Produktion, in der Katalyse, in Haushaltsprodukten und in Konsumgütern. Eine sehr beliebte Anwendung ist Sportbekleidung, da Silber-Nanopartikel dabei helfen, Gerüche zu beseitigen.
Aber auch in medizinischen Produkten, in optischen Sensoren, in der Kosmetik, in der Herstellung von Farben, in der pharmazeutischen Industrie, in der Lebensmittelindustrie sowie in der Diagnostik. Es gibt auch deutliche Zeichen der Wirksamkeit bei Behandlung von Tumoren und es kann auch als ergänzende Therapiemaßnahme eingesetzt werden.
Das sind etwa 1 bis 100 Nanometer große Silberpartikel. Die häufigsten sind kugelförmig, aber sie kommen auch in anderen Formen vor. Sie bestehen meist nicht nur aus Silber, sondern oft auch zu einem relativ großen Anteil aus Silberoxid, das durch Oxidation auf der relativ großen Oberfläche der Nanopartikel entsteht.
Sie haben sehr interessante optische Eigenschaften, auch elektrische und thermische Eigenschaften, eine hohe elektrische Leitfähigkeit und auch interessante biologische Eigenschaften. Diese Eigenschaften prädestinieren sie für einen breiten Einsatzbereich in einer Reihe von Branchen sowie in der Forschung.
Tipp: Lesen Sie den Artikel Nanosilber und 5 Möglichkeiten, es zu verwende.
Die Verwendung von Silbernanopartikeln in der Medizin
Die Verwendung von Silber-Nanopartikeln in biomedizinischen Anwendungen ist heute sehr weit verbreitet. Sie bieten antibakterielle, antimykotische, antivirale, entzündungshemmende und auch Antitumorwirkungen. Dank des vorteilhaften Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnisses und ihrer kristallinen Struktur sind Silber-Nanopartikel eine interessante Alternative zu Antibiotika. Sie können die Bakterienwand durchdringen und sich mit bakteriellen Biofilmen, Schleimbelägen, auseinandersetzen, in denen Bakterien meist sehr gut geschützt sind.
Sie wirken gegen Viren
Silber-Nanopartikel können sehr wirksam gegen sonst schwer zu behandelnde Pilzinfektionen sein. Es ist zum Beispiel für Patienten mit geschwächter Immunität, die besonders anfällig für Pilze sind, von großer Bedeutung. Darüber hinaus unterdrücken diese Nanopartikel nicht nur krankheitserregende Pilzarten, darunter Hefen, sondern auch Pilze, die in Wohnungen wachsen, beispielsweise verschiedene Schimmelpilzarten.
Auch die antivirale Wirkung von Silber-Nanopartikeln hat Aufmerksamkeit erregt. Sie können positive Auswirkungen auf Krankheiten haben, die durch HIV oder HBV, den Erreger von Hepatitis B, verursacht werden. Auch gegen Influenza- oder Herpesviren und eine ganze Reihe anderer Virusinfektionen haben sie sich bewährt.
Silber-Nanopartikel im Kampf gegen Entzündungen
Die vorteilhaften Wirkungen von Silber-Nanopartikeln zeigen sich auch in ihrer entzündungshemmenden Wirkung und Unterdrückung des Tumorwachstums. Silber-Nanopartikel können in Tumorzellen Apoptose oder kontrollierten Zelltod auslösen. Die Aktivität von Silber-Nanopartikeln im menschlichen Körper kann zur Bildgebung von lebenden Zellen und Geweben genutzt werden, entweder in der Diagnostik oder in der Forschung. Silber-Nanopartikel werden auch in Biosensoren eingesetzt, können Tumorzellen erkennen und haben Potenzial in der Phototherapie, wo sie Strahlung absorbieren, erhitzen und ausgewählte Zellen selektiv töten.
Silber-Nanopartikel kommen natürlicherweise in der Natur vor
Silber-Nanopartikel sind eigentlich ursprünglich eine Erfindung der Natur. Sie werden zum Beispiel von einigen Bakterienarten produziert, wenn sie auf silberhaltige anorganische Salze treffen.
Auf diese Weise hergestellte Nanopartikel sind in der Regel von überraschend hoher Qualität und haben eine stabile Form und Größe. Silber-Nanopartikel entstehen auch in der Natur durch die Wirkung verschiedener Proteine. Auch Proteine aus Kuhmilch können beispielsweise relativ hochwertige Silber-Nanopartikel bilden. In der Natur kommen diese Nanopartikel häufig vor, beispielsweise in Gewässern.
Wie werden Silber-Nanopartikel hergestellt?
Silber-Nanopartikel können durch chemische oder physikalische Prozesse synthetisiert werden, sind aber tendenziell teuer und problematisch für die Umwelt. Eine andere Möglichkeit ist die biologische Synthese dieser Nanopartikel, die schnell, effektiv und ungiftig sein kann. Chemische Verfahren zur Synthese von Silber-Nanopartikeln verwenden üblicherweise Wasser oder ein organisches Lösungsmittel, einen chemischen Präkursor mit Silber, ein Reduktionsmittel und ein Stabilisierungsmittel.
Der Vorteil der chemischen Synthese ist die hohe Ausbeute, der Nachteil die Bildung giftiger und gefährlicher Nebenprodukte. Physikalische Verfahren sind tendenziell schnell und ohne toxische Belastung, gleichzeitig aber mit einer relativ geringen Ausbeute verbunden.
Die biologische Synthese von Silber-Nanopartikeln nutzt verschiedene biologische Systeme, darunter Pflanzen, Pilze, Bakterien, Pflanzenextrakte oder kleine Biomoleküle wie Vitamine oder Aminosäuren. Diese Verfahren sind in der Regel einfach, effektiv und umweltfreundlich.
Sicherheit von Silbernanopartikeln
Wie bereits erwähnt, sind Silber-Nanopartikel auch in der Natur weit verbreitet. Wie bei jedem Stoff wird auch bei Silber-Nanopartikeln die Anwendungssicherheit in einzelnen Anwendungen untersucht. Hinsichtlich der Toxizität gelten Silber-Nanopartikel im Allgemeinen als wenig toxisch.
Neuerdings gibt es Studien, die zeigen, dass Silber-Nanopartikel unter bestimmten Umständen toxisch für Zellen sein können, insbesondere in hohen Konzentrationen. Allerdings muss man sich darüber im Klaren sein, dass die Anwendungen, mit denen eine Person in Kontakt kommt, mit einer sehr geringen Konzentration arbeiten. Diese Anwendungen unterliegen Gesetzen und müssen getestet und sicher sein.
Aktuelle Studien haben gezeigt, dass aus Textilien mit Nanosilber deutlich weniger Silber an die Umwelt abgegeben wird als aus herkömmlichen Textilien mit Silber. Eine Metastudie zeigte, dass vor allem größere Partikel, nicht Nanopartikel, giftig sein können. Daher geht von Nano-Silber derzeit überhaupt kein Umweltrisiko aus.
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Lucie Konečná bewegt sich seit 7 Jahren im Bereich Nanotechnologie, sie ist Mitbegründerin des Projekts „Tschechien ist Nano“ und arbeitet langfristig daran, Nanotechnologien ins allgemeine Bewusstsein zu heben. Seit Mai 2020 leitet sie den Betrieb des nanoSPACE-Onlineshops.