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Modificación superficial por plasma de nanopartículas de cobre y preparación de nanocompuestos por fotocurado. Caracterización y evaluación de sus propiedades antibacterianas
MARIBEL NAVARRO ROSALES
Acceso Abierto
Atribución-NoComercial-SinDerivadas
Maestría en tecnología de polímeros
En este trabajo se evaluó el efecto de la erosión superficial de nanocompuestos poliméricos con nanopartículas de cobre mediante plasma de argón con el objetivo de incrementar las propiedades antimicrobianas. Como etapa inicial se realizó la modificación superficial de las nanopartículas de cobre (nCu) por plasma, la modificación fue llevada a cabo con la finalidad de mejorar la compatibilidad entre las nanopartículas y las resinas acrílicas y epóxicas. Tres monómeros acrílicos fueron utilizados para la modificación; ácido acrílico (AA), metil metacrilato (MMA) y acrilonitrilo (AN), esta etapa se realizo con el fin de hacerlas compatibles con una matriz polimérica de tipo acrílica y epóxica y mejorar la dispersión de las nanopartículas al momento de obtener el “composito”. La caracterización de las nanopartículas se realizó mediante microscopia electrónica de transmisión (TEM) observándose que un recubrimiento o película ultradelgada de polímero fue depositado sobre la superficie de las nCu como resultado de la modificación. Por medio de un análisis termogravimétrico (TGA) se encontró que un recubrimiento orgánico fue depositado en la superficie de las nanopartículas, la modificación por plasma de ácido acrílico fue el que deposito mayor cantidad de polímero. Mediante Espectroscopia de Infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR) se analizo la estructura química de los recubrimientos poliméricos depositados sobre las nanopartículas. A través de Difracción de rayos X de ángulo amplio (WAXD) se obtuvieron los patrones de difracción que determina la estructura cristalina de las nanopartículas. Un análisis mediante Espectroscopia de Dispersión de Energía (EDX) determino los elementos químicos presentes en las nCu modificadas y sin modificar. Las nCu contienen cobre, carbono y oxígeno, mientras que las modificadas presentan los mismos elementos pero con un mayor porcentaje de carbono. También se realizaron pruebas de dispersión de las nCu en agua, las nanopartículas mostraron diferentes comportamientos, en las nCu no hay dispersión y tienden a sedimentarse, las modificadas con acido acrílico (nCu_AA) tienden a sedimentarse, mientras que las modificadas con metilmetacrilato (nCu_MMA) y acrilonitrilo (nCu_AN) tienen un carácter altamente hidrófobo.
Las propiedades antibacterianas de las nCu se evaluaron sobre agentes patógenos Pseudomonas aeruginosa y el Staphylococcus aureus. Se encontró que el tratamiento por plasma no afecta significativamente las propiedades antibacterianas de las nCu, ya que las películas depositadas sobre la superficie de las nanopartículas son muy delgadas, el espesor del recubrimiento polimérico era del orden de unos pocos nanómetros. Posteriormente, las nanopartículas fueron utilizadas para preparar nanocompuestos poliméricos, en concentraciones de 0.5, 1, 3 y 7% en peso. La preparación de los nanocompuestos se llevo a cabo por fotopolimerización, utilizando dos resinas, una resina tipo acrílica (Diacrilato de bisfenol A propoxilado utilizando como iniciador Irgacure 2022) y una resina epóxica (Bisglicil éter del bisfenol y el iniciador Irgacure 250). A través de SEM, se evalúo el efecto de la erosión por plasma en la morfología de los nanocompuestos, se encontró que el plasma remueve parte del polímero superficial del nanocompuesto y deja las nanopartículas de cobre más expuestas a la superficie. Se evaluó la actividad antimicrobiana de los nanocompuestos de resina acrílica (RA) y resina epóxica (RE) mediante el porcentaje de inhibición con P. aeruginosa y S. aureus en medio líquido y/o solución amortiguadora de fosfatos, se encontró que la erosión superficial por plasma en los nanocompuestos incrementó significativamente la actividad antimicrobiana de éstos. Por ejemplo los nanocompuestos de RA/nCu_MMA con 0.5, 1, 3 y 7% en peso de nanopartículas presentaron los siguientes porcentajes de inhibición de S. aureus: 40, 60, 37.8 y 47% respectivamente; mientras que en los mismos nanocompuestos erosionados por plasma la inhibición para esta bacteria fue: 88, 76.6, 96 y 93%, respectivamente. Estos resultados mostraron que el tratamiento por plasma incremento la actividad antimicrobiana del nanocompuesto hasta en un 100%.
2012
Tesis de maestría
QUÍMICA
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