El rol de naturaleza química del polímero empleado como agente reductor en la síntesis de nanopartículas metálicas

Abstract

Silver and gold nanoparticles were synthetized in poly (vinyl alcohol) (PVA) and chitosan (CTS) solutions after 30 minutes of exposure to sunlight. This green one-step synthesis was performed with non-additional reducing, dispersing or stabilizing agents, without stirring and artificial energy to drive the chemical reduction of metal salts. This protocol provides a facile, economic, efficient and more eco-friendly technique for the synthesis of noble metal nanoparticles (MNPs) where both polymers act simultaneously as reducing, dispersing and stabilizing agent and as the matrix in the final nanomaterial. The production of PVA/MNPs and CTS/MNPs composites is discussed in terms of time reaction, morphology and MNPs size distribution, and comparing the reduction induced by sunlight with those using UV irradiation or thermo-mechanical treatment. Polymer/MNPs solutions where processed into biofilms with homogenous dispersion of MNPs, and high quality nanofibers mats were obtained by electrospinning. These hybrid materials possess promising applications in medicine, however due to the recent consolidation of nanotechnology as research area, it is essential to analyze the behavior of nanomaterials in living systems. In this sense, biocompatibility of polymer/MNPs nanocomposites remains questionable because of possible cytotoxic effects to living tissues, compromising their proper function. Therefore in vitro biocompatibility tests were performed, demonstrating that the produced polymer/MNPs nanocomposites are no-toxic and highly biocompatible against intestinal epithelial cells (HT-29).

La síntesis de nanopartículas de plata y oro se realizó en soluciones de poli(vinil alcohol) (PVA) y quitosano (CTS) con exposición directa a la radiación solar. La síntesis verde en un solo paso fue efectuada en ausencia de agentes reductores, dispersantes o estabilizantes adicionales al polímero en cuestión, sin agitación magnética y sin la aplicación de energía artificial para la inducción de la reducción química de las sales metálicas. Este protocolo constituye un método de síntesis sencillo, económico, eficiente, rápido y ecoamigable para la obtención de nanopartículas metálicas (NPMs) donde ambos polímeros actúan como agente reductor, estabilizante y dispersante, y como matriz del nanomaterial final. La producción de compósitos PVA/NPMs y CTS/NPMs se discute en términos de tiempo de reducción, morfología, tamaño y distribución del tamaño de partícula, comparando la reducción inducida mediante radiación solar con el uso de radiación UV y un tratamiento termo-mecánico. Las soluciones polímero/NPMs fueron procesadas para la obtención de compósitos en forma de biopelículas con NPMs homogéneamente dispersas y colecciones de nanofibras de alta calidad producidas mediante la técnica de electrohilado. Estos materiales híbridos presentan promisorias aplicaciones en el campo de la medicina. Sin embargo, dada la reciente consolidación de la nanotecnología como área de estudio resulta imprescindible analizar el comportamiento de los nanomateriales en sistemas vivos. En este sentido la biocompatibilidad de nanocompósitos polímero/nanopartículas metálicas sigue siendo cuestionable por los posibles efectos citotóxicos que puedan presentar en contacto con tejido vivo, comprometiendo la adecuada función de los mismos. Por lo anterior se realizaron ensayos de biocompatibilidad in vitro, demostrando que los compósitos polímero/NPMS producidos son no-tóxicos y altamente biocompatibles con células de epitelio intestinal (HT-29).