銀、銅、銅のヒドロキシ塩で装飾したヒュームドシリカハイブリッド複合体を抗菌剤として使用した

Silver, copper, and copper hydroxy salt decorated fumed silica hybrid composites as antibacterial agents.

• Diogo Videira-Quintela
• Francisco Guillén
• Gemma Montalvo
• Olga Martin

抄録

珪酸塩やグラフェンなどのマトリックスを加飾することは、微生物制御のための高機能材料を開発するための効率的な技術である。そのため、加飾のための代替マトリックスや合成法の研究が盛んに行われています。本研究では、銀（Ag@FS）、銅ヒドロキシ塩（CuHS@FS）、銅（Cu@FS）を用いた抗菌用途のフュームドシリカの加飾を提案しています。金属前駆体塩と適当な溶媒とヒュームドシリカの簡単な組み合わせで、それぞれワンポットソルボサーマル法(200℃、1時間)、マイクロ波アシスト沈殿法(2分)、アスコルビン酸化学還元法により複合体を得ることができた。粉末X線回折(XRD),熱重量分析(TGA),電界放出走査型電子顕微鏡(FE-SEM)による評価では、銅ヒドロキシ塩(90幅×970長さnm)と丸い金属Ag(210nm)とCu(370nm)粒子が層状に形成されたフュームドシリカの加飾に成功したことが確認された。フーリエ変換赤外（FTIR）およびラマン分光法により、SiOMetal相互作用の存在が証明された。抗菌活性をグラム陰性大腸菌及びグラム陽性黄色ブドウ球菌に対して評価したところ、それぞれ3-12mg/ mL及び12-24mg/ mLの範囲内で、最大イオン遊離率は1.4%であった。本研究で紹介したヒュームドシリカの応用は、既存のマトリックスに代わる魅力的な代替材料であり、すぐに使用でき、大量生産が可能であるため、多機能性材料を製造することができます。さらに、適用された合成ルートは、装飾のための迅速なアプローチを提供し、抗菌用途に有用な複合材料を作成します。

Decoration of matrices such as silicates, graphene, etc. is an efficient technique in order to develop multifunctional materials with enhanced properties, which are of use for microbial control. Consequently, it leads to an increased search for alternative matrices and synthesis methods for decoration. Herein, decoration of a fumed silica is proposed, with structures that consisted of silver (Ag@FS), copper hydroxy salt (CuHS@FS), and copper (Cu@FS), for antibacterial applications. With the simple combination of the metal precursor salt, the appropriate solvent, and the fumed silica, the composites were obtained by one-pot solvothermal (200 °C for 1 h), rapid (2 min) microwave assisted precipitation, and by ascorbic acid chemical reduction, respectively. Characterization by powder X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) proved the successful decoration of the fumed silica with layered copper hydroxy salt (90 width x 970 length nm) and round-like metallic Ag (210 nm) and Cu (370 nm) particles. Fourier transformed infrared (FTIR) and Raman spectroscopy evidenced the presence of SiOMetal interactions. The antibacterial activity was evaluated against the Gram-negative Escherichia coli and Gram-positive Staphylococcus aureus, giving inhibition and bactericidal values between 3-12 mg/ mL and 12-24 mg/ mL, respectively, with a maximum ion liberation ratio of 1.4 %. The application of the fumed silica presented here, is an attractive alternative to existing matrices, in order to fabricate multifunctional materials, as it is ready-to-use and feasible for large-scale production. Moreover, the applied synthesis routes provide rapid approaches for decoration, creating composites useful for antibacterial applications.

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