La nucléation in-situ de nanoparticules d’argent pour la conception de fibres textiles antimicrobiennes est une méthode efficace pour optimiser l’adhérence Fibre-Nanoparticule et ainsi minimiser leur relargage dans l’environnement comme revendiqué par des chercheurs grenoblois dans une publication internationale¹

Les nanoparticules d’argent suscitent un fort intérêt en raison de leurs multiples propriétés physico-chimiques. Elles présentent une activité optique remarquable, une bonne conductivité électrique, ainsi qu’un pouvoir catalytique et antimicrobien remarquable. Depuis l’Antiquité, les propriétés désinfectantes de l’argent (solutions de nitrate d’argent) sont connues et exploitées, mais c’est avec les avancées récentes en « Nanosciences » que leur potentiel a été pleinement mis à profit^2-3.

Aujourd’hui, les nanoparticules d’argent (Ag-NP) sont présentes dans une large gamme de produits : textiles, emballages alimentaires, cosmétiques, dispositifs médicaux, peintures, capteurs, produits d’hygiène ou encore composants électroniques. Leur popularité vient principalement de leur efficacité à éliminer ou inhiber la croissance de nombreux micro-organismes — bactéries, levures, moisissures et certains virus. Cependant leur relargage dans l’environnement et leur impact/écotoxicité dans les milieux naturels a été questionné^1-5.

Cette action antimicrobienne repose principalement sur la libération d’ions Ag⁺, capables de perturber les fonctions vitales des cellules pathogènes. Ces ions se lient aux groupes thiol (-SH) présents dans certaines enzymes essentielles, entraînant une inhibition de la respiration cellulaire et, à terme, la mort cellulaire. Toutefois, leur efficacité peut être fortement réduite en présence d’ions halogénures (tels que Cl⁻ ou F⁻), avec lesquels l’argent forme des composés peu solubles, diminuant ainsi la disponibilité des ions actifs^4-5.

Des composites contenant des Ag-NP ont récemment été développés. À partir de ces matériaux, les ions argent sont progressivement libérés, assurant ainsi une activité antimicrobienne dans le long terme^{1, 4-5}. De cette manière, pour préparer les fibres textiles antimicrobiennes traitées à l'argent, de nombreux auteurs ont concentré leur attention sur le procédé de préparation de nanoparticules d'argent de taille contrôlée et sur le développement de méthodes permettant de fixer les Ag-NP non seulement à la surface des fibres, mais également à l'intérieur de celles-ci¹. En général, les Ag-NP ont une faible adhérence énergétique aux fibres lorsqu'elles sont produites ex-situ et insérées physiquement ou à l'aide de méthodes physico-chimiques conventionnelles (par exemple, la méthode « pad-dry cure »). Afin de surmonter ce problème récurrent d'adhérence, la formation in-situ de Ag-NP dans les fibres textiles a été récemment proposé et validé à ISTerre¹. La méthode est illustrée par le diagramme simplifié suivant (Figure 1):

Figure 1. Méthode de nucléation in-situ de nanoparticules d’argent pour la conception de fibres textiles antimicrobiennes. Photos : Aspect de fibres après lavage avec de l’eau ultrapure (voir aussi source 1).

Cette méthode novatrice a été appliquée sur des fibres textiles synthétiques (polyamide et polyester) et naturelles (coton et laine de mouton) (voir photos ci-dessus). Comme attendu, les fibres naturelles offrent une bien meilleure adhérence aux Ag-NP et elles sont aussi incorporées à l’intérieur des fibres car elles sont généralement poreuses. Ceci a été vérifié par microscopie électronique à haute résolution sur des coupes transversales de fibres de coton comme illustré ci-dessous dans la Figure 2 (voir aussi source 1).

Figure 2. Image de microscopie électronique à haute résolution montrant une coupe transversale d’une fibre de coton. Ceci démontre que la méthode de nucléation in-situ permet une distribution régulière d’Ag-NP dans la fibre (voir aussi source 1).

En résumé, on propose une méthode prometteuse pour insérer efficacement des nanoparticules d’argent dans les fibres textiles et ainsi les rendre antimicrobiennes, préférentiellement s’il s’agit de fibres naturelles. Les applications pourraient être diverses mais en terme de sobriété des ressources, le secteur médical serait un secteur privilégié afin de protéger le soignant et le malade dans les hôpitaux. Une autre piste de sobriété serait les vêtements autolavables (t-shirt, chaussettes, etc.) préférentiellement pour les sportifs de haut-niveau (usage fréquent) et où l’eau est limitée. En termes technologiques et/ou scientifiques nos études actuelles se focalisent sur une évaluation de la performance antimicrobienne sur des tissus (t-shirt et chaussettes) soumis aux conditions réelles d’usage, c’est-à-dire, en fonction du nombre de cycle de lavage (Collaboration avec Cécile Lelong). Une attention scientifique est aussi focalisée sur la réactivité de nanoparticules d’argent avec des ions halogénures (Cl^- et F^-) présents dans l’eau et/ou libérés par le corps humain (stage BUT chimie 3^ème année de Maëlle Bredeka).

Sources :

(1) Montes-Hernandez, G. ; Di Girolamo, M. : Sarret, G. ; Bureau, S. ; Fernandez-Martinez, A. ; Lelong, C. ; Eymard Vernain, E. In situ Formation of Silver Nanoparticles (Ag-NPs) onto Textile Fibers. ACS Omega 6 (2021) 1316-1327

In Situ Formation of Silver Nanoparticles (Ag-NPs) onto Textile Fibers | ACS Omega

(2) Yetisen, A. K.; Qu, H.; Manbachi, A.; Butt, H.; Dokmeci, M. R.; Hinestroza, J. P.; Skorobogatiy, M.; Khademhosseini, A.; Yun, S. H. Nanotechnology in Textiles. ACS Nano 2016, 10, 3042– 3068.

(3) Nakamura, S.; Sato, M.; Sato, Y.; Ando, N.; Takayama, T.; Fujita, M.; Ishihara, M. Synthesis and Application of Silver Nanoparticles (Ag NPs) for the Prevention of Infection in Healthcare Workers. Int. J. Mol. Sci. 2019, 20, 3620.

(4) Akter, M.; Sikder, T. M.; Rahman, M. M.; Ullah, A. K. M. A.; Hossain, K. F. B.; Banik, S.; Hosokawa, T.; Saito, T.; Kurasaki, M. A systematic review on silver nanoparticles-induced cytotoxicity: Physicochemical properties and perspectives. J. Adv. Res. 2018, 9, 1– 16.

(5) Mitrano, D. M.; Motellier, S.; Clavaguera, S.; Nowack, B. Review of nanomaterial aging and transformations through the life cycle of nano-enhanced products. Environ. Int. 2015, 77, 132– 147.