Nanosilber gegen Plüschmonster!

Je aktiver eine Zelle ist (Stoffwechsel und Teilungsrate), desto stärker wird der pH-Wert lokal abgesenkt und desto stärker werden Silberionen angezogen.

Silber wirkt nicht gegen Viren

Viren haben keinen eigenen Stoffwechsel, sondern sind lediglich “Erbgutkapseln”. Und da sie sich nicht durch einen erniedrigten pH-Wert bemerkbar machen, sind sie für die Silberionen unsichtbar.

Warum sind tierische bzw. menschliche Zellen unempfindlicher gegenüber Silberionen?

Drei Faktoren sind entscheidend dafür, dass tierische Zellen, wie unsere Gewebezelle hier, unempfindlicher gegenüber den beschriebenen Silberionen-Effekte sind. Wir betrachten wieder nur die Ribosomen und die DNA.

• Tierische Zellen sind “ruhiger”. Im Gegensatz zu Bakterien haben tierische Zellen einen deutlichen geringeren Stoffwechsel. Dadurch ist die pH-Wert-Absenkung auch wesentlich schwächer.
• Der Zellkern schützt die DNA. Im Gegensatz zu Bakterien, ist das Erbgut unserer Zellen durch einen Zellkern geschützt.
• Bessere Reparaturmechanismen. Tierische Zellen sind weiter entwickelt und können geschädigte Ribosomen besser und wirkungsvoller ersetzen.

Das soll nicht heißen, dass Silberionen nicht trotzdem Zellen schädigen können. Die Dosis macht’s!
Und wenn kein großes Säuregefälle zu finden ist, dann reagieren die Ionen auch auf ein kleines. Somit kann, wenn die Dosis hoch genug ist, eine Zellschädigung über eine längere Zeit auftreten.

Für eine medizinische Anwendung ist es somit entscheidend, den Silberionen eine “Ruheposition” anzubieten, wenn sie nicht gebraucht werden.

Und so kommen wir schließlich zu den Funktionsmaterialien.

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II. Technischer Exkurs

Es folgen drei technische Absätze. die recht theoretisch sind.
Im Zweifelsfall zu den Plüschzellen weiterscrollen 😉

Ein Keramikschwamm als Silberspeicher

Beim letzten Mal habe ich die Herstellung von Funktionsmaterialien beschrieben.
Es handelt sich hier um eine dünne Schicht aus Titandioxid (grün), in das Nanosilber (grau) eingebettet wurde.

Titan ist ein Metall, aus dem vor allem Implantate hergestellt werden. Es bildet an der Oberfläche mit Sauerstoff Titanoxid, das für Organismen vollkommen unbedenklich ist. Körperzellen können sogar gut an der Titandioxid-Oberfläche anwachsen, was für ein Implantat natürlich unerlässlich ist.

 In diese Titandioxid-Schicht ist, wie bereits gesagt, Silber eingebettet worden. (eine Erläuterung zu dem Bild findet ihr hier)

Gesteuerte Silberfreigabe

Dieses Mischmaterial oder auch Komposit hat die Eigenschaft, dass es in Flüssigkeit mit der Zeit Silber in Form von Silberionen freigibt. Die Mechanismen sind überaus komplex, sodass ich diese hier nicht weiter vorstellen werde. Entscheidend ist, dass diese Freigabe durch verschiedene Faktoren manipuliert werden kann:

• Menge des eingebetteten Silbers
• Licht
• Zusammensetzung der Flüssigkeit (insbesondere pH-Wert)
• Größe der Nanocluster (größere Cluster sind z.B. etwas säurebeständiger als kleinere Cluster)
• …

Andersherum können die Silberionen auch wieder zu Silber “zusammenklumpen”, wenn z.B. der pH-Wert steigt. Dabei suchen sich die Silberionen Plätze, an denen bereits Silber vorhanden ist, und lagern sich dort an.

Durch die Kombination der variablen Eigenschaften von Nanosilber kann die Funktionsschicht auf die jeweilige Anwendung angepasst werden.
So wird es möglich, durch das geschickte Einbauen verschieden großer Nanocluster in verschiedenen Tiefen des Komposits, die Dosis, die über eine bestimmte Zeit freigegeben werden soll, zu steuern. Und die Silberionen, wenn sie nicht gebraucht werden, wieder zur Funktionsschicht zurückzuholen.

Parameter

Jetzt können wir das Funktionsmaterial so einstellen, dass beim pH-Wert von Körperzellen keine bzw. nur eine minimale Silberfreigabe stattfindet.
Das Komposit ist knapp 100 nm stark (ein zehntausendstel Millimeter) und besteht aus weniger als 10% Silber.
(Damit Körperzellen geschädigt werden, müssten es knapp 30% Silber sein.)
Die Nanocluster innerhalb des Materials haben nur eine Größe von wenigen Nanometern und es gibt an der in der Nähe der Oberfläche eine Schicht mit Nanoclustern, die etwa 20 Nanometer groß sind. Diese größeren Cluster regulieren zum einen die Silberionen-Freigabe und zum anderen “fangen” sie Silberionen bei einem steigenden pH-Wert wieder ein, da sie dann als Keimzellen dienen.

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III. Smartes Nanosilber im Einsatz

Kommen wir nun zu der Frage, was passiert, wenn sich Gewebezellen und Bakterien auf diese Oberfläche legen.

Bakterientötung durch stoffwechselgesteuerte Silberfreigabe

Um die Abläufe zu verdeutlichen, habe ich mit einigen Hilfsmitteln, das Szenario nachgestellt:

 Das grüne Tischtuch stellt unser Titandioxid dar, in das die Alu-Kügelchen das Nanosilber eingebettet ist (der Maßstab ist nicht ganz korrekt 😉 ).