Caracterización fisicoquímica y evaluación de la actividad antibacterial de películas de quitosano con nanopartículas de plata

Abstract

The combination of silver in the form of nanoparticles (AgnP's) with chitosan (CS) which is a chitin derivative, a new material in the form of a thin film formed by the CS polymer matrix were silver nanoparticles are embedded was obtained. Both components were chosen due to the fact that individually they have the capacity to interact against a broad range of microorganisms causing them a bactericidal and/or bacteriostatic effect, and it is expected that the combination of both compounds will potentiate the antibacterial effect and films with improved mechanical properties can be obtained. This combination is not new, however these compounds have been studied only from the point of view of synthesis parameters, and an integral physicochemical characterization has not been done. In this regard, a complete characterization is important to verify if there is a relationship between their antibacterial activity and physicochemical properties (conductivity, particle size, chemical interaction, etc...). Knowing the physical and chemical properties at the molecular level could help to determine how the compound will behaves macroscopically. Among the tools used for the characterization of these compounds it is important to stand out the use of the Impedance Spectroscopy (IS), which allowed the determination of films dielectric properties and related them to the antibacterial activity. This allows us to suggest the use of these bionanocomposites as bacteriological sensors by means of the measurement of the dielectric properties. The study is supported by different characterization techniques such as Dynamic Mechanical Analysis (DMA), Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM) between others.

De la combinación de plata en forma de nanopartículas (AgnP’s) con el quitosano (CS), el cual es un biopolímero derivado de la quitina, se obtiene un nuevo material en forma de una película delgada conformada por el CS funcionando como una matriz polimérica en la cual están incrustadas las nanopartículas de plata. Ambos componentes fueron elegidos debido al hecho de que por si solos tienen la capacidad de interactuar contra una amplia gama de microorganismos causando en ellos un efecto bactericida y/o bacteriostático, por lo que es de esperarse que con la combinación de ambos compuestos sea posible potencializar dicho efecto, además de que se obtienen películas con propiedades mecánicas mejoradas. Esta combinación no es nueva, sin embargo estos compuestos solamente han sido estudiados desde el punto de vista de los parámetros manejados para su síntesis y no se cuenta con una caracterización fisicoquímica integral de los mismos. En este sentido, el contar con una caracterización integral es importante para verificar si existe una relación entre su actividad antibacteriana y sus propiedades fisicoquímicas (conductividad, tamaño de partícula, interacción química, etcétera). Conociendo las propiedades físicas y químicas a nivel molecular podemos determinar como se comportará el compuesto a nivel macroscópico. Entre las herramientas empleadas para la caracterización de estos compuestos, se resalta específicamente el uso la Espectroscopía de Impedancia Eléctrica (EIE), la cual permitió realizar la determinación de las propiedades dieléctricas de las películas y a su vez relacionar estos resultados con la actividad antibacteriana que presentan estos compuestos. Esto permite sugerir el uso de estos bionanocompuestos como sensores bacteriológicos a partir de la medición de sus propiedades dieléctricas. Los análisis son apoyados con el uso de diferentes técnicas de caracterización como el análisis dinámico mecánico (DMA), la Espectroscopía de Infrarrojo (FTIR), la Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), entre otras.