Sintetizando Nano-Prata com Mel e Ultrassom
A nanoprata é usada por suas propriedades antibacterianas para reforçar materiais na medicina e na ciência dos materiais. A ultrassonografia permite uma síntese rápida, eficaz, segura e ecológica de nanopartículas esféricas de prata na água. A síntese de nanopartículas ultrassônicas pode ser facilmente dimensionada de pequena a grande produção.
Síntese Assistida por Ultrassom de Nano-Prata Coloidal
A síntese sonoquímica, que se refere a reações químicas facilitadas pela irradiação ultrassônica, é um método amplamente aplicado para a produção de nanopartículas. Estes incluem prata, ouro, magnetita, hidroxiapatita, cloroquina, perovskita, latex e muitos outros nanomateriais.
Síntese química úmida ultrassônica
Várias rotas de síntese assistidas por ultrassom foram desenvolvidas para a produção de nanopartículas de prata. Um método notável emprega o mel como agente redutor e tampador. Componentes do mel, como glicose e frutose, atuam sinergicamente nesses papéis durante o processo de síntese.
Semelhante a muitas técnicas de síntese de nanopartículas, a síntese ultrassônica de nano-prata se enquadra na categoria de química úmida. O processo começa com a nucleação de nanopartículas de prata dentro de uma solução. Durante a sonicação, um precursor de prata (por exemplo, nitrato de prata (AgNO3) ou perclorato de prata (AgClO4)) é reduzido na presença de um agente redutor, como o mel, para produzir prata coloidal.
Mecanismo de nucleação e crescimento ultrassônico de prata
Fase inicial de nucleação: À medida que a concentração de íons de prata dissolvidos aumenta, os íons de prata metálicos começam a se ligar para formar pequenos aglomerados. Nesta fase, esses aglomerados são energeticamente instáveis devido a um balanço energético negativo. A energia necessária para criar novas superfícies excede a energia obtida pela redução da concentração de prata dissolvida.
- Raio crítico: Quando um cluster atinge um tamanho específico (o raio crítico), o processo se torna energeticamente favorável, estabilizando o cluster. Essa estabilidade permite que o aglomerado atue como um núcleo para um maior crescimento.
- Fase de crescimento: Durante o crescimento, átomos de prata adicionais se difundem através da solução e se ligam à superfície da nanopartícula em crescimento. O crescimento continua até que a concentração de prata dissolvida caia abaixo do limiar de nucleação, interrompendo a formação de novos núcleos.
- Difusão e conclusão: A prata dissolvida restante é incorporada às nanopartículas existentes, completando o processo.
A sonicação acelera a transferência de massa, particularmente os processos de umedecimento e difusão, o que leva a uma nucleação mais rápida e crescimento controlado. Ao ajustar com precisão os parâmetros de sonicação, como intensidade e duração, o tamanho, a taxa de crescimento e a forma das nanopartículas podem ser ajustados com precisão. Esse controle preciso garante estruturas de nanopartículas consistentes adaptadas para aplicações específicas.
A síntese assistida por ultrassom se destaca como uma abordagem química, eficaz, escalável e verde para a produção de nanoprata com propriedades bem definidas, oferecendo vantagens significativas para diversas aplicações em pesquisa e indústria.

A sonicação facilita a síntese rápida e verde de pequenas nanopartículas de prata com uma distribuição de tamanho estreita.
- reação simples de um pote
- Seguro
- Processo rápido
- baixo custo
- escalabilidade linear
- ecológica, de química verde

UP400St – um potente ultrassônico de 400 watts para síntese sonoquímica de nanopartículas
Estudo de caso de síntese ultrassônica de nano-prata
O estudo intitulado “Síntese de nanopartículas de prata à base de mel e assistida por ultrassom e suas atividades antibacterianas” por Oskuee et al. (2016) explora um método simples e ecológico para sintetizar nanopartículas de prata (Ag-NPs) usando mel natural como agente redutor e estabilizador. O processo, que envolve a redução do nitrato de prata (AgNO₃) sob irradiação ultrassônica, é caracterizado por vários parâmetros, incluindo concentração de íons de prata, concentração de mel e tempo de sonicação. Os Ag-NPs resultantes têm um tamanho médio de cerca de 11,8 nm e exibem propriedades antibacterianas contra bactérias patogênicas como Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa e E. coli.
O estudo destaca os benefícios do uso do mel na síntese de nanopartículas, enfatizando sua natureza verde, de baixo custo e não tóxica. Os autores demonstram que o tamanho e o rendimento dos Ag-NPs podem ser controlados ajustando os parâmetros de reação, como concentração de prata, teor de mel e duração da sonicação. Os Ag-NPs sintetizados demonstraram possuir atividade antibacteriana eficaz, particularmente contra E. coli e S. aureus, com concentrações inibitórias mínimas (CIM) de aproximadamente 19,46 ppm. Este método apresenta uma aplicação potencial para Ag-NPs em áreas médicas, incluindo cicatrização de feridas e controle de infecções.
- Materiais: nitrato de prata (AgNO3) como precursor da prata; mel como agente de capeamento? redutor; Água
- Dispositivo ultrassônico: Sonicador tipo sonda UP400St
Protocolo de síntese ultrassônica
As melhores condições para sintetizar nanopartículas de prata coloidal foram as seguintes: Redução do nitrato de prata sob ultrassom mediado por mel natural. Resumidamente, 20 ml de solução de nitrato de prata (0,3 M) contendo mel (20% em peso) foram expostos à irradiação ultrassônica de alta intensidade em condições ambientais por 30 min. A ultrassonografia foi realizada com o ultrassônico tipo sonda UP400S (400W, 24 kHz) imerso diretamente na solução de reação.
O mel de qualidade alimentar é usado como agente de nivelamento? estabilização e redução, o que torna a solução de nucleação aquosa e as nanopartículas precipitadas limpas e seguras para múltiplas aplicações.
À medida que o tempo de ultrassom aumenta, as nanopartículas de prata tornam-se menores e sua concentração é aumentada.
Na solução aquosa de mel, a ultrassonografia é um fator chave que influencia a formação de nanopartículas de prata. Parâmetros de sonicação, como amplitude, tempo e ultrassom contínuo versus pulsante, são os principais fatores que permitem controlar o tamanho e a quantidade das nanopartículas de prata.

Distribuição granulométrica de Ag-NPs sintetizadas em condições ótimas; concentrações de prata (0,3 M), concentrações de mel (20% em peso) e tempos de irradiação ultrassônica (30 min)
fonte da imagem: ©Oskuee et al. 2016
Resultado da síntese ultrassônica de nanopartículas de prata
A síntese mediada por mel promovida por ultrassom com o sonicador UP400St resultou em nanopartículas esféricas de prata (Ag-NPs) com um tamanho médio de partícula de cerca de 11,8 nm. A síntese ultrassônica das nanopartículas de prata é um método simples e rápido de um pote. O uso de água e mel como materiais torna a reação econômica e excepcionalmente ecológica.
A técnica apresentada de síntese ultrassônica usando mel como agente redutor e tampante pode ser estendida a outros metais nobres, como ouro, paládio e cobre, que oferece várias aplicações adicionais da medicina à indústria.

Distribuição granulométrica de Ag-NPs sintetizadas em condições ótimas; concentrações de prata (0,3 M), concentrações de mel (20% em peso) e tempo de irradiação ultrassônica (30 min)
Estudo e imagem: ©Oskuee et al. 2016
Influenciando a nucleação e o tamanho das partículas por sonicação
O ultrassom permite a produção de nanopartículas, como nanopartículas de prata, adaptadas aos requisitos. Três opções gerais de sonicação têm efeitos importantes na saída:
Sonicação inicial: A curta aplicação de ondas de ultrassom a uma solução supersaturada pode iniciar a semeadura e a formação de núcleos. Como a sonicação é aplicada apenas durante o estágio inicial, o crescimento subsequente do cristal prossegue desimpedido, resultando em cristais maiores.
Sonicação contínua: A irradiação contínua da solução supersaturada resulta em pequenos cristais, uma vez que a ultrassonografia não pausada cria muitos núcleos, resultando no crescimento de muitos pequenos cristais.
Sonicação pulsada: Ultrassom pulsado significa a aplicação de ultrassom em intervalos determinados. Uma entrada precisamente controlada de energia ultrassônica permite influenciar o crescimento do cristal para obter um tamanho de cristal personalizado.
Ultrassonicadores de alto desempenho para síntese de nanopartículas
A Hielscher Ultrasonics oferece processadores ultrassônicos confiáveis e de alta potência, projetados para aplicações sonoquímicas avançadas, incluindo sonossíntese e sonocatálise. A mistura e dispersão ultrassônica aumentam significativamente a transferência de massa, promovem o umedecimento de aglomerados de átomos e facilitam sua nucleação subsequente, levando à precipitação eficiente de nanopartículas. A síntese ultrassônica é reconhecida como um método simples, econômico, biocompatível, reprodutível, rápido e seguro para a produção de nanomateriais de alta qualidade. (Leia mais sobre a síntese sonoquímica da perovskita e Nanoestruturas de ZnO!)
Os ultrassônicos Hielscher são projetados para controle preciso, permitindo condições ideais para a nucleação e crescimento de nanomateriais. Esses dispositivos digitais apresentam software inteligente, uma tela sensível ao toque colorida e um menu intuitivo para uma operação segura e fácil de usar. Além disso, eles vêm com gravação automática de dados em um cartão SD integrado, garantindo uma documentação perfeita do processo.
Com uma ampla gama de sistemas - desde ultrassônicos portáteis compactos de 50 watts para uso em laboratório até sistemas industriais robustos de 16.000 watts - a Hielscher fornece a solução ultrassônica ideal para cada aplicação. Projetado para durabilidade, o equipamento ultrassônico Hielscher é construído para operar continuamente sob condições de serviço pesado, mesmo em ambientes exigentes, garantindo um desempenho confiável 24 horas por dia, 7 dias por semana.
A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos:
Volume do lote | Vazão | Dispositivos recomendados |
---|---|---|
1 a 500mL | 10 a 200mL/min | UP100H |
10 a 2000mL | 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 a 20L | 0.2 a 4L/min | UIP2000hdT |
10 a 100L | 2 a 10L/min | UIP4000hdT |
n.a. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
n.a. | maior | cluster de UIP16000 |
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Processador ultrassônico industrial UIP16000 (16kW) para a síntese em larga escala de nanopartículas de prata.
Literatura/Referências
- Reza Kazemi Oskuee, Azhar Banikamali, Bibi Sedigheh Fazly Bazzaz, Hasan Ali Hosseini, Majid Darroudi (2016): Honey-Based and Ultrasonic-Assisted Synthesis of Silver Nanoparticles and Their Antibacterial Activities. Journal of Nanoscience and Nanotechnology Vol. 16, 7989–7993, 2016.
- Eranga Roshan Balasooriya et al. (2017): Honey Mediated Green Synthesis of Nanoparticles: New Era of Safe Nanotechnology. Journal of Nanomaterials Volume 2017.
- D. Madhesh, S. Kalaiselvam (2014): Experimental Analysis of Hybrid Nanofluid as a Coolant. Procedia Engineering, Volume 97, 2014. 1667-1675.
Fatos, vale a pena conhecer
O que são nanopartículas de prata?
As nanopartículas de prata são partículas de prata com tamanho entre 1 nm e 100 nm. As nanopartículas de prata têm uma área de superfície extremamente grande, o que permite a coordenação de um grande número de ligantes.
As nanopartículas de prata oferecem propriedades ópticas, elétricas e térmicas únicas, o que as torna altamente valiosas para a ciência dos materiais e o desenvolvimento de produtos, por exemplo, fotovoltaica, eletrônica, tintas condutoras, sensores biológicos? químicos.
Outra aplicação, que já se tornou amplamente estabelecida, é o uso de nanopartículas de prata para revestimentos antimicrobianos, e muitos têxteis, teclados, curativos e dispositivos biomédicos agora contêm nanopartículas de prata que liberam continuamente um baixo nível de íons de prata para fornecer proteção contra bactérias.
Como a nano-prata é usada em têxteis?
As nanopartículas de prata são aplicadas à fabricação têxtil, onde os Ag-NPs são usados para fabricar tecidos de algodão com cores ajustáveis, capacidades antibacterianas e propriedades super-hidrofóbicas auto-regenerativas. A propriedade antibacteriana das nanopartículas de prata permite fabricar tecidos, que degradam o cheiro derivado de bactérias (por exemplo, odor de suor).
O que é o revestimento antibacteriano para medicamentos e suprimentos médicos?
As nanopartículas de prata apresentam características antibacterianas, antifúngicas e antioxidantes, o que as torna interessantes para aplicações farmacêuticas e médicas, por exemplo, trabalhos odontológicos, aplicações cirúrgicas, tratamento de cicatrização de feridas e dispositivos biomédicos. A pesquisa mostrou que as nanopartículas de prata (Ag-nPs) inibem o crescimento e a multiplicação de várias cepas de bactérias, como Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Citrobacter koseri, Salmonella typhii, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Klebsiella pneumonia, Vibrio parahaemolyticus e fungo Candida albicans. O efeito antibacteriano? antifúngico é obtido por nanopartículas de prata que se difundem nas células e ligam íons Ag? Ag + às biomoléculas nas células microbianas, de modo que sua função seja interrompida.
O que é o ensaio MIC?
O ensaio MIC (Concentração Inibitória Mínima) determina a concentração mais baixa de uma substância, como um agente antimicrobiano, necessária para inibir o crescimento visível de um microrganismo in vitro. É comumente realizado usando diluições seriadas em um meio de crescimento líquido e medindo o crescimento bacteriano após a incubação. Leia mais sobre como a sonicação facilita os ensaios MIC de alto rendimento!