Autores
Zea Alvarez, J.L. (UNSA) ; Zegarra Ramos, K. (UCSM) ; Talavera Núñez, M.E. (UNSA) ; Benavente Talavera, L.R. (UCSM)
Resumo
Teniendo en cuenta que el cobre tiene propiedades antimicrobianas, se propuso la
síntesis de microesferas hibridas con nanopartículas de cobre (NPs Cu),
quitosano, gelatina y glutaraldehído.
Las NPs Cu se sintetizaron por el método del poliol, a partir de nitrato de
cobre utilizando etilenglicol como reductor, de acuerdo a la siguiente ecuación:
Cu(NO3)2 + OH-CH2-CH2-OH + calor (140-180°C) → Cu(S) + HOOC-COOH
Se partió de una red híbrida de polímeros capaz de soportar las NPs Cu, por
síntesis simultánea de los biopolímeros: quitosano y gelatina; como
estabilizante glutaraldehído.
Se evaluó las propiedades antimicrobianas de la matriz con NPs Cu, sobre la E.
coli, E. fecalis. Encontrando una concentración inhibitoria mínima de 0.017
µg/mL y concentración mínima bactericida de 0.0.04 µg/mL
Palavras chaves
Nanopartículas de cobre; Biopolímero; Antimicrobiano
Introdução
Se preparó una red híbrida de polímeros, por síntesis de tres biopolímeros:
dextrano, quitosano y gelatina, disueltos en solución de ácido acético, fueron
entrecruzados en presencia de glutaraldehído y secados a -10 y 30ºC. Estos
biopolímeros son biodegradables y no-tóxicos, estas características permiten ser
usados como soportes de crecimiento de tejido conectivo, como liberadores
graduales de fármacos. Los materiales biopoliméricos, fueron caracterizados por
FTIR, SEM y DSC. (García C. R., Mendoza M. A.)
Se sintetizaron nanopartículas de metales (Co, Ni, Fe, Cu, Ag y Au) soportadas
en quitosano para estudiar, comprender y evaluar las propiedades magnéticas, y
las capacidades biocidas. Se estudiaron las propiedades de las nanopartículas de
diferentes metales para determinar si existe alguna relación a nivel nanométrico
y potenciar las propiedades magnéticas del Co, Ni, Fe y las capacidades biocidas
que del Cu, Ag y Au. (Cruzat C. G.)
Se hizo la síntesis de nanopartículas de cobre (NPs Cu) por el método de
poliol asistido vía microondas (MW), a partir del acetato de cobre sintetizado
por la técnica Schlenk con reflujo por 8 h. Se usaron reactivos: Etilenglicol
(EG) como solvente, polivinilpirrolidona (PVP) como dispersante, ácido ascórbico
(AA) y ácido cítrico (AC) como reductores, en horno MW. Tanto el precursor como
las NPs Cu se caracterizaron por: UV- Vis, DRX FTIR-ATR y FRX. (Guzmán A,
Rengifo J, Echevarría J)
En el presente trabajo se propuso la síntesis de NPs Cu para obtener
microesferas híbridas con quitosano (Qo), gelatina (GE) y glutaraldehido (Glu),
aplicarlas como antibacteriano frente a la E. coli y En. fecalis. Se estudia
la capacidad antimicrobial individual de los componentes y generar un compuesto
biodegradable y biocompatible.
Material e métodos
La síntesis de las nanopartículas de cobre, se hizo a partir de nitrato de
cobre, utilizando como reductor el etilenglicol. Como soporte se utilizó los
biopolímeros: quitosano y gelatina; como estabilizante el glutaraldeido, se
formó una red que soportó las nanopartículas de cobre.
Las pruebas de sensibilidad bacteriana de las microesferas híbridas con
nanopartículas de cobre, se hicieron para determinar la concentración mínima
inhibitoria de las NPs Cu se realizaron en medio sólido frente a Escherichia
coli, y Enterococus fecalis con una confiabilidad del 95%. El método se realizó
mediante la formación de un disco que contiene una cantidad específica de NPs
Cu, el cual es aplicado a una superficie de agar inoculado con un
microorganismo. (Chatterjee A. et al.)
La caracterización de las microesferas híbridas con nanopartículas de cobre
se realizó por Difracción rayos-X, Microscopia electrónica de barrido con
microanálisis de energía dispersiva de rayos X y electrones retrodispersados
(SEM-EDX-BS). (Pacco H, Hurtado L.)
Resultado e discussão
1. Obtención de nanopartículas de cobre
El Cu(NO3)2 forma los iones NO3- y Cu+2, al reaccionar con el etilenglicol,
forman NPs de Cu2O (Cu+1) de color amarillo, sigue la reducción de Cu2O y a NPs
Cu. Se obtuvieron nanopartículas metálicas de color rojo.
2. Caracterización
2.1. Difracción rayos-X
a) NPs Cu: aparecen dos picos de las NPs Cu a 43,43 º y 50,38 º 2θ,
correspondientes a los planos cristalográficos (111) y (200) de la estructura
cristalina cúbica del cobre metálico.
b) Quitosano: se comporta como una estructura amorfa, no se encontró picos
definidos.
c) Qo / GE / NPs Cu: se observa dos picos a la misma altura del pico de las NPs
SegúnCu, lo que confirma su presencia en la matriz.
2.2. Microscopia Electrónica de barrido con microanálisis de energía
dispersiva de rayos X y electrones retrodispersados (SEM-EDX-BS)
En las micrografías SEM de las microesferas híbridas de Qo/GE/Glu/NPs Cu, se
observan las NPs Cu, de morfología esférica y un tamaño entre 1 a 10 nm.
Según SEM-EDX (kα) en el mapeo de elementos químicos, se identificó mediante
puntos de colores de la radiación (kα) emitida, se detecta los puntos de
colores: rojo: C, verde: Ca y azul: Cu. En el espectro EDX, se encontró los
elementos: C, Ca, O y Cu. Además, se observa que el Cu, está distribuido de
manera independiente, a 0.9, 7.9 y 8.8 kev en concentraciones diferentes. Guzmán
A. usó DRX, FTIR-ATR y FRX para la caracterizaron de las NPs Cu.
3. Propiedades Antimicrobianas
Se evaluó las propiedades antimicrobianas de la matriz hibrida, sobre la
Escherichia coli y Enterococus fecalis. La concentración inhibitoria mínima de
NPs Cu fue 0.017 µg/mL y la concentración mínima bactericida fue de 0.04 µg/mL.
Resultados de Escherichia coli según grupos de estudio
La concentración de 0.0040 mg/L de Cu, el promedio del halo de inhibición frente a E. coli fue de 37 mm y un coeficiente de de variación de 1.80%
Conclusões
1. La presencia del cobre es indispensable para ejercer el efecto antimicrobiano
sobre Escherichia coli y Enterococus fecalis.
2. El método de poliol permitió reducir el Cu2+ a Cu0 y luego formar las
nanopartículas de cobre.
3. La concentración inhibitoria mínima de la matriz hibrida con nanopartículas de
cobre fue 0.017 µg/mL y la concentración mínima bactericida de la matriz hibrida
con nanopartículas de cobre fue de 0.04 µg/mL.
Agradecimentos
A la Universidad Nacional San Agustín de Arequipa. Perú.
Referências
Chatterjee A, Chakraborty R, Basu T. “Mechanism of antibacterial activity of copper nanoparticles”. Nanotechnology 25: 135101-135113. (2014)
Cruzat C, Cárdenas G. “Síntesis y caracterización de nanopartículas metálicas soportadas en quitosano”. Universidad de Concepción, Facultad de Ciencias Químicas. (2010)
García Chávez R. Mendoza Martinez A. Los polímeros sintetizados son tres biopolímeros: gelatina/quitosano/dextran, Revista Iberoamericana de polímeros, Volumen 11 (2). 2010.
Guzmán A, Rengifo J, Echevarría J. “Síntesis y caracterización de nanopartículas de cobre (NPs-Cu) por el método poliol asistido vía microondas (mw)”. Revista de la Sociedad Química del Perú. 86(4) 2020. ISSN 1810-634X. http://dx.doi.org/10.37761/rsqp.v86i4.311.
Pacco H, Hurtado L. “Síntesis, caracterización y escalamiento por el método similitud en la obtención de nano partículas de óxido de cobre”. Universidad Nacional San Agustín Arequipa. Perú. 2020. URI: http://hdl.handle.net/20.500.12773/11702.
