Synthesis and characterization of innovative nanomaterials for antimicrobial applications

Health and environmental impacts of antimicrobials are becoming more and more relevant nowadays, so as the research for new and effective antimicrobial nanomaterials. Our thesis work reports on the synthesis, characterization and evaluation of the antimicrobial activity of hybrid materials made by a carbon substrate and metal nanoparticles. Obtained powders were analyzed by means of thermogravimetric analyses (TGA), transmission electron microscopy (HRTEM) and X-ray diffraction analyses (WAXD). UV-vis spectroscopy and dynamic/electrophoretic light scattering (DLS/ELS) provided information regarding carbon suspensions stability, particles sizes and surface charge. Results from antimicrobial screening tests indicate an outstanding enhancement of the antimicrobial activity. In the light of our results, we suggest the antimicrobial mechanisms involved in bacterial cell death must include both membrane mechanical stress and oxidative stress mediated by nanoparticles.

Oggigiorno, gli impatti ambientali e sulla salute degli agenti antimicrobici stanno diventando sempre più rilevanti, così come la ricerca di nuovi ed efficaci nanomateriali antibatterici. Il nostro progetto di tesi si pone l’obiettivo di sintetizzare, caratterizzare e valutare l’attività antibatterica di materiali ibridi costituiti da un substrato carbonioso e nanoparticelle metalliche. Le polveri sintetizzate sono state analizzate tramite analisi termogravimetriche (TGA), microscopia elettronica a trasmissione (HRTEM) e analisi di diffrazione a raggi X (WAXD). Analisi spettroscopiche nel range UV-visibile e misure dello scattering luminoso dinamico ed elettroforetico (DLS/ELS) hanno fornito informazioni riguardo la stabilità delle sospensioni, le dimensioni delle particelle e la loro carica superficiale. I risultati dei test antibatterici di screening indicano uno straordinario aumento dell’attività antimicrobica. Alla luce di questi risultati, abbiamo ipotizzato che il meccanismo antibatterico alla base dell’attività battericida dei nostri composti possa coinvolgere in maniera sinergica uno stress meccanico sulla membrana batterica ed uno stress ossidativo mediato da nanoparticelle.