کاربرد فلز نقره در پزشکی

استفاده از نقره برای کنترل عفونت ها در تمدن های باستانی رایج بوده است. در سال‌های اخیر، این ماده به دلیل شیوع روزافزون مقاومت باکتری‌ها به مواد ضد میکروبی‌، به عنوان گزینه درمانی دوباره مطرح شده است.

نقره نتها در زیورآلات و شمش نقره به عنوان سرمایه گذاری استفاده می شود بلکه به دلیل خواص ضد عفونی کننده و درمانگر در پزشکی مورد توجه فراوان است.

این علاقه مجدد محققان را بر آن داشته است تا بررسی کنند که چگونه خواص ضد میکروبی نقره ممکن است افزایش یابد، بنابراین امکانات برای کاربردهای ضد میکروبی را افزایش می دهد.

خواص نقره و استفاده نقره در درمان و پزشکی

بررسی مجموعه‌ای از محصولات ثبت شده را ارائه می‌کند که از هر شکلی از نقره برای اقدامات ضد باکتری آن در دهه 2007-2017 استفاده می‌کنند. این روند در درخواست های ثبت اختراع مربوط به اشکال مختلف نقره و استفاده از آنها برای اهداف ضد میکروبی را تجزیه و تحلیل می کند.

نقره یک فلز رسانا نرم و براق است که به داشتن بالاترین بازتاب پذیری در بین تمام فلزات شناخته شده است. در میان بسیاری از خواص مفید، نقره دارای فعالیت ضد میکروبی است.

نقره زمانی که به حالت یونی تک اتمی خود (Ag + ) پراکنده می شود، زمانی که در محیط های آبی محلول است، از نظر بیولوژیکی فعال است. این همان شکلی است که در ترکیبات یونی نقره مانند نیترات نقره و سولفادیازین نقره که اغلب برای درمان زخم ها استفاده می شود ظاهر می شود.

شکل دیگر نقره، شکل نانوکریستالی بومی آن (Ag 0 ) است. شکل‌های فلزی (Ag 0 ) و یونی نیز می‌توانند به طور ضعیفی با عناصر دیگر مانند اکسیژن یا فلزات دیگر مرتبط باشند و می‌توانند پیوندهای کووالانسی یا کمپلکس‌های هماهنگی را تشکیل دهند.

تا به امروز، سه مکانیسم شناخته شده وجود دارد که نقره بر روی میکروب ها اثر می گذارد. در مرحله اول، کاتیون های نقره می توانند منافذ تشکیل دهند و دیواره سلولی باکتری را با واکنش با جزء پپتیدوگلیکان سوراخ کنند. ثانیاً، یون‌های نقره می‌توانند وارد سلول باکتری شوند، هم تنفس سلولی را مهار می‌کنند و هم مسیرهای متابولیکی را مختل می‌کنند که منجر به تولید گونه‌های فعال اکسیژن می‌شود. در نهایت، زمانی که نقره وارد سلول شود، می تواند DNA و چرخه تکثیر آن را مختل کند.

نقره و مبارزه با باکتری بیماری زا

بررسی اخیر منتشر شده شامل جزئیات بیشتری در مورد مکانیسم های باکتری کش نقره، همراه با روش های آماده سازی نانوذرات نقره است. در طول تاریخ، نقره به طور مداوم برای محدود کردن گسترش بیماری های انسانی از طریق گنجاندن در اقلام مورد استفاده در زندگی روزمره استفاده شده است. اولین استفاده ثبت شده از نقره برای اهداف درمانی به دوران سلسله هان در چین برمی گردد . 1500 قبل از میلاد. ظروف و بشقاب های نقره ای اغلب در طول امپراتوری فنیقی، مقدونی و ایرانی استفاده می شد.

خانواده‌های طبقات بالاتر اجتماعی-اقتصادی در طول قرون وسطی به قدری با استفاده از نقره آشنا بودند که دچار تغییر رنگ پوست مایل به آبی به نام آرژیری شدند ، بیماری که ممکن است به اصطلاح «خون آبی» برای توصیف اعضای اشراف منجر شود پزشکی مدرن از اشکال پزشکی نقره مانند نیترات نقره، سولفادیازین نقره و نقره کلوئیدی استفاده می کند.

کشف آنتی بیوتیک ها در اوایل قرن بیستم منجر به توقف توسعه نقره به عنوان یک عامل ضد میکروبی شد. با این حال، افزایش سطوح مقاومت باکتریایی به اکثر آنتی‌بیوتیک‌ها در سال‌های اخیر منجر به بررسی مجدد پتانسیل این درمان باستانی  از جمله مطالعات با بیمارانی که از نقره کلوئیدی و آنتی‌بیوتیک‌ها استفاده می‌کردند، شده است. هدف این بررسی نشان دادن کاربردهای گسترده و همیشه در حال گسترش نقره در پزشکی، مراقبت های بهداشتی و سایر فعالیت های زندگی روزمره با تمرکز بر پتنت های ثبت شده در دهه گذشته است. بررسی ثبت اختراع مشابهی در Expert Opinion on Therapeutic Patents در سال 2005 منتشر شد که اختراعات ثبت شده از 2001-2004 را پوشش می دهد.

بررسی فعلی به سال های 2007-2017 گسترش می یابد. تحلیلی از رشد پتنت‌هایی که کاربردهای نقره ضد میکروبی را توصیف می‌کنند، در سراسر این بررسی ارائه شده است، همراه با تفسیر نمونه‌های انتخاب شده که برخی از کاربردهای جالب‌تر را نشان می‌دهد. تجزیه و تحلیل ما این بحث های استفاده از نقره را به چهار دسته کلی تقسیم کرده است: کاربردهای پزشکی، محصولات مراقبت شخصی، محصولات خانگی خانگی و کاربردهای کشاورزی/صنعتی.

نقره ضد میکروبی برای مصارف بالینی و پزشکی

این بخش مجموعه ای از جالب ترین و منحصر به فردترین محصولات را ارائه می دهد که از نقره برای عملکرد ضد باکتریایی خود در زمینه پزشکی استفاده می کنند، از جمله درمان های مبتنی بر خواص ضد میکروبی نقره

پوشش های سطحی حاوی نقره یک کاربرد رایج است. یکی از رویکردهای جدید، روشی برای تولید دستگاه های پزشکی بسته بندی شده است که پس از باز شدن بسته، خود را استریل می کند، با ایجاد بخاری که پوشش سطحی آبدوست حاوی نقره را فعال می کند.

خواص ضد میکروبی نقره در کاربردهای پزشکی که در آن دستگاه‌های کاشته‌شده با نانو ذرات نقره برای اثرات ضد میکروبی پوشانده می‌شوند، بسیار ارزشمند بوده است. 

ابزارهای جراحی مانند سوزن ها و تیغ های پزشکی نیز می توانند با نانوذرات نقره همانطور که در بالا توضیح داده شده پوشش داده شوند. وسایل پزشکی که مستقیماً حاوی نقره وارد بدن انسان می شوند شامل کاتترهای عروقی، ایمپلنت های استخوانی  و براکت های مجرای صفراوی می باشند.

نقره ضد میکروبی در محصولات مراقبت شخصی

در این بخش محصولات و وسایل نظافتی ارائه می شود که از نقره برای اثرات ضدعفونی کننده آن استفاده می کنند، محصولات بهداشتی و نظافتی مانند ریش تراش، مسواک و نوار بهداشتی اغلب در شرایط نامساعدی که با میکروبیوم باکتری مواجه می شوند استفاده می شوند، اما به بهداشتی بودن آنها اعتماد می شود. . یکی از نمونه‌های این استفاده توسط شرکت آلمانی “Beiersdorf AG” است که محصولاتی حاوی نقره برای خواص ضد میکروبی افزوده آن دارد. آنها نقرا را روی طیف وسیعی از محصولات از ژل های دوش و دئودورانت ها تا باند کمک های اولیه اعمال کرده اند.

اکثر محصولات آرایشی و بهداشتی به شکل کرم، لوسیون های آبی یا محیط هیدروژل عرضه می شوند. مشاهده می‌شود که اکثر تولیدکنندگان از ترکیب نقره خام 999 و نقره کلوئیدی در محصولات خود استقبال می‌کنند، زیرا رسوب نمی‌کنند و جدا نمی‌شوند و این مزیت به عنوان یک نگهدارنده عمل می‌کند.

نقره کلوئیدی به عنوان مخلوطی از یون های نقره و نانوذرات نقره معلق در یک محیط آبی تعریف می شود. آنها معمولاً توسط الکترولیز با استفاده از مجموعه ای از کاتدهای نقره سنتز می شوند. نقره کلوئیدی برای اولین بار در سال 1891 توسط یک جراح به نام BC Crede برای استریل کردن زخم ها استفاده شد.

 محبوبیت استفاده از نقره بین سالهای 1900 تا 1940 افزایش یافت. پس از آن، آنتی بیوتیک ها جایگزین استفاده از فلز نقره شدند. امروزه بسیاری از محصولات نه تنها به عنوان محلول های نقره کلوئیدی، بلکه به عنوان دستگاه های شخصی مناسب برای مصارف خانگی نیز ارائه می شوند که نقره کلوئیدی را سنتز می کنند.

علیرغم نوآوری های بسیار مفید در استفاده از نقره به عنوان یک عامل ضد میکروبی، کاربرد آن در محصولات پاک کننده و ابزار یکبار مصرف مانند دستکش، دستمال مرطوب ضد عفونی کننده و شوینده پاک کننده ممکن است اثرات منفی زیست محیطی داشته باشد. محصولات تمیز کننده، پس از استفاده، معمولا به سیستم های تصفیه فاضلاب و در نهایت به محیط زیست ختم می شوند. این یک نگرانی برای نانوذرات نقره است، زیرا در حال حاضر هیچ روش موثری برای فیلتر کردن نانوذرات نقرا وجود ندارد.

انتشار مقادیر زیادی از محصولات نقره در محیط ممکن است منجر به اختلال در اکوسیستم میکروبیولوژیکی شود و به طور بالقوه منجر به مقاومت باکتریایی در برابر نقره شود. در نتیجه، روش‌های جایگزین ضدعفونی باید در نظر گرفته شود، مانند استفاده از الکل یا سفیدکننده که برای مصارف خانگی کافی است، یا استفاده از سطوح حاوی نقره «ثابت» که خطر انتشار محیط را کاهش می‌دهد.

نقره ضد میکروبی در محصولات کشاورزی و صنعتی

از نقره برای انواع محصولات کشاورزی و صنعتی نیز استفاده شده است. در صنعت، تصفیه آب در مقیاس بزرگ را می توان با استفاده از نقره کلوئیدی برای تصفیه مقرون به صرفه کرد، زیرا فقط در مقادیر کم مورد نیاز است و می تواند مقادیر زیادی آب را تصفیه کند، اگرچه خطرات زیست محیطی بالقوه باید در نظر گرفته شود.

برای مصارف کشاورزی، نقره را در طناب های نایلونی که برای بستن گیاهان، پوشاندن آنها با توری و برای کاربردهای مختلف دیگر استفاده می شود، گنجانده شده است. این طناب ها معمولاً پس از مدتی به دلیل تشکیل بیوفیلم باکتریایی پوسیده می شوند، بنابراین نقره از این تجزیه جلوگیری می کند. استفاده کشاورزی از محصولات نقرا باید به دقت ارزیابی شود تا از هر گونه تأثیری بر فلور میکروبی و همزیستی جلوگیری شود.

رشد گیاهان زراعی سالم به شدت به تشکیل میکروب های همزیست در اطراف ریشه ها مانند باکتری های نیتریف کننده و میکوریزا وابسته است. مطالعات نشان داده اند که تماس نقره زیست فعال با باکتری های نیتریف کننده مانع از تشکیل کانال های همزیستی می شود.

 پوشش‌های نقره می‌توانند در ماشین‌های صنعتی که به محیط کاملاً استریل برای تولید محصولات غذایی یا پزشکی نیاز دارند، با استفاده از نقره در قطعاتی که مستقیماً با محصولات تماس دارند مفید باشد. قطعات ماشین آلات معمولاً برای دوره های طولانی طراحی می شوند و گنجاندن ذرات نقره در این مواد وسیله ای موثر برای جداسازی و نگهداری نقرا فراهم می کند تا به راحتی در محیط آزاد نشود.