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Desarrollan fibras electrohiladas con actividad biocida

Investigadores de la Universidad de Alcalá (UAH) preparan estas membranas, formadas por nano-fibras poliméricas que incluyen partículas metálicas con actividad antimicrobiana.


FUENTE | UAH - mi+d
23/02/2016
 
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Esta nueva línea de trabajo del grupo de investigación 'Gestión integral del agua y procesos biotecnológicos' de la UAH les permitirá desarrollar nuevos materiales biocompatibles, superficies antibióticas para su aplicación en medicina, membranas resistentes al bio-ensuciamiento típico en procesos de filtración del agua o materiales para el envasado activo de alimentos.

El electrohilado es la única técnica general capaz de producir nanofibras de materiales poliméricos. Se trata de fibras alineadas o no tejidas cuyo diámetro puede ir desde las decenas a cientos de nanómetros, y que resultan particularmente adecuadas para materiales que requieran una elevada relación superficie-volumen y alta porosidad. Además, la funcionalización química de las fibras y la posibilidad de crear materiales jerárquicos ofrece una versatilidad casi ilimitada que se ha aprovechado para crear fibras de gran resistencia mecánica o sistemas capaces de liberar de forma controlada ciertos productos químicos incluidos en la mezcla de hilado, entre otras muchas aplicaciones. Su nombre proviene del hecho de que los hilos se forman a partir de un polímero disuelto o fundido por la acción de un campo eléctrico creado a partir de una diferencia de tensión elevada. "Para ello se utilizan diversos equipos industriales y de laboratorio que, en nuestro caso, nos hemos construido nosotros mismos", explica Karina Boltes Espínola, una de las ingenieras químicas que componen el equipo de investigación responsable de este trabajo.

Micrografía en microscopio de fluorescencia donde se observan bacterias viables (verde) y no viables (rojo) sobre fibras electrohiladas de poliácido láctico (PLA), con y sin nano-partículas metal orgánicas (Co-SIM-1)
Micrografía en microscopio de fluorescencia donde se observan bacterias viables (verde) y no viables (rojo) sobre fibras electrohiladas de poliácido láctico (PLA), con y sin nano-partículas metal orgánicas (Co-SIM-1)

El equipo de científicos, que está coordinado por Roberto Rosal, produce fibras electrohiladas con capacidad biocida, mediante la incorporación de nano-partículas metálicas a diversos polímeros con preferencia a aquellos ambientalmente aceptables por provenir de fuentes renovables o ser fácilmente manipulables en agua, como poliácido láctico, acetato de celulosa y polivinilpirrolidona. Estas fibras incorporan nano-partículas de metal, tanto en forma libre como soportada. "Lo que hacemos es agregar a la disolución polimérica otras sustancias con actividad biocida, incorporándolas directamente al polímero (de forma libre) o depositándolas previamente en una partícula inerte (de forma soportada)".

Los resultados obtenidos muestran que los metales o sus partículas portadoras pueden incluirse con éxito en diversas matrices poliméricas. Los metales soportados dan lugar a una liberación más lenta y a un efecto biocida más prolongado en el tiempo que los nano-metales libres hasta ahora empleados en trabajos similares. Las fibras preparadas con plata son particularmente eficaces contra la colonización bacteriana y la formación de bio-películas, pero se ha encontrado que las membranas aditivadas con cobre y cobalto también muestran un comportamiento biocida significativo. Esta acción antimicrobiana se mide como disminución de microorganismos adheridos a las fibras, aumento en las células no viables y un menor recuento de microorganismos viables.

La actividad biocida de las fibras preparadas se ha demostrado sobre diferentes microorganismos, entre los que destacan las bacterias P. putida, S. aureus y E. coli, la levadura S. cerevisiae y el hongo A. niger.


Referencia bibliográfica:
Jennifer Quirós, Karina Boltes y Roberto Rosal. Bioactive applications for electrospun fibers. Polymer Reviews, enero 2016. DOI:10.1080/15583724.2015.1136641

Jennifer Quirós, João P. Borges, Karina Boltes, Ismael Rodea-Palomares y Roberto Rosal. Antimicrobial electrospun silver-, copper- and zinc-doped polyvinylpyrrolidone nanofibers. Journal of Hazardous Materials, 15 December 2015. Volumen 299, 298-305.




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