{"id":133311,"date":"2017-10-06T12:05:28","date_gmt":"2017-10-06T11:05:28","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/?p=133311"},"modified":"2017-10-06T12:05:28","modified_gmt":"2017-10-06T11:05:28","slug":"eficacia-antimicrobiana-y-de-auto-limpieza-de-superficies-funcionalizadas-con-nanoparticulas-fotocataliticas-de-dioxido-de-titanio-tio2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/2017\/10\/06\/133311","title":{"rendered":"Eficacia antimicrobiana y de auto-limpieza de superficies funcionalizadas con nanopart\u00edculas fotocatal\u00edticas de di\u00f3xido de titanio (TiO2)."},"content":{"rendered":"

<\/em>La necesidad de preservar el medio ambiente ha llevado a la b\u00fasqueda de nuevos m\u00e9todos para la eliminaci\u00f3n eficiente de compuestos qu\u00edmicos, as\u00ed como nuevas estrategias para evitar la formaci\u00f3n de biopel\u00edculas de microorganismos, que alteran la estabilidad de nuestros recursos. La contaminaci\u00f3n del agua es un hecho de gran importancia ya que los contaminantes pueden acumularse y transportarse tanto por las aguas superficiales como subterr\u00e1neas para las cuales la fuente principal de da\u00f1o son las aguas residuales municipales e industriales.<\/span><\/p>\n

El grupo de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica de la Universidad de Alcal\u00e1, en colaboraci\u00f3n con investigadores del Centro de Cat\u00e1lisis y Petroleoqu\u00edmica ICP-CSIC, ha desarrollado distintos recubrimientos con nanopart\u00edculas fotocatal\u00edticas de di\u00f3xido de titanio (TiO2<\/sub><\/span>) con el fin de crear superficies con capacidad de autolimpieza y propiedades antibacterianas en respuesta a la irradiaci\u00f3n con luz ultravioleta y a la simulaci\u00f3n de luz solar.<\/span><\/p>\n

Blanca Jalvo S\u00e1nchez. Grupo de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica, Universidad de Alcal\u00e1<\/span>
\n<\/em>
\nEl tratamiento y\/o purificaci\u00f3n de aguas mediante fotocat\u00e1lisis heterog\u00e9nea con di\u00f3xido de titanio (TiO2<\/sub><\/span>) como catalizador es, hoy por hoy, una de las aplicaciones fotoqu\u00edmicas que m\u00e1s inter\u00e9s ha despertado entre la comunidad cient\u00edfica internacional. Por un lado, la fotocat\u00e1lisis heterog\u00e9nea, a diferencia de la mayor\u00eda de los procesos fotoqu\u00edmicos, no es selectiva y puede emplearse para tratar mezclas complejas de contaminantes y, por otro, la posibilidad de la utilizaci\u00f3n de la radiaci\u00f3n solar como fuente primaria de energ\u00eda, le otorga un importante y significativo valor medioambiental. El proceso, constituye un claro ejemplo de tecnolog\u00eda sostenible.<\/span><\/p>\n

La fotocat\u00e1lisis consiste en la aceleraci\u00f3n de una fotorreacci\u00f3n mediante un catalizador activado por la absorci\u00f3n de luz visible o UV. Cuando las nanopart\u00edculas de TiO2<\/sub><\/span> son fotoexcitadas, ocurre una promoci\u00f3n de\u00a0<\/span>electrones\u00a0de la banda de valencia a la de conducci\u00f3n, lo que a su vez forma un hueco positivo en dicha banda de valencia. Tanto el\u00a0electr\u00f3n\u00a0promovido como el hueco pueden participar en reacciones redox con especies qu\u00edmicas (debido a que el hueco es fuertemente oxidante y el electr\u00f3n en la banda de conducci\u00f3n es moderadamente reductor) generando diversas especies reactivas de ox\u00edgeno (ROS), tales como <\/span>\u2013<\/span><\/sup>HO, O<\/span>2<\/sub>– <\/sup><\/span>y H<\/span>2<\/span><\/sub>O<\/span>2<\/span><\/sub> (figura 1).<\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/span><\/p>\n

Figura 1.<\/span><\/strong> \u00a0<\/span>Mecanismo simplificado del proceso de fotocat\u00e1lisis en las nanopart\u00edculas de TiO<\/span>2.<\/span><\/sub><\/p>\n

El TiO2<\/sub><\/span> ha sido ampliamente estudiado en la eliminaci\u00f3n de diversos contaminantes org\u00e1nicos e inorg\u00e1nicos, comprob\u00e1ndose su estabilidad a lo largo de numerosos ciclos, no obstante, siguen existiendo diversas limitaciones que dirigen nuevos esfuerzos al aumento de la eficiencia del proceso de fotocat\u00e1lisis. En este contexto, el dise\u00f1o de nuevos materiales fotocatal\u00edticos y sus aplicaciones constituyen distintas l\u00edneas de investigaci\u00f3n que, desde un enfoque multidisciplinar, permiten un desarrollo m\u00e1s amplio de la fotocat\u00e1lisis heterog\u00e9nea.<\/span><\/p>\n

M\u00e1s recientemente, la fotocat\u00e1lisis heterog\u00e9nea ha sido aplicada a la desinfecci\u00f3n del agua mediante la desactivaci\u00f3n de bacterias y virus [1, 2], aplicaci\u00f3n especialmente atractiva para la potabilizaci\u00f3n de aguas en regiones con escasez de recursos h\u00eddricos y de limitado acceso a saneamientos adecuados.<\/span><\/p>\n

Los investigadores del departamento de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica de la Universidad de Alcal\u00e1 han funcionalizado la superficie de dos materiales diferentes (vidrio y filtros de fibra de vidrio) con una suspensi\u00f3n de nanopat\u00edculas de TiO2 <\/sub><\/span>en su forma cristalina de anatasa. Los recubrimientos consistieron, por un lado en la deposici\u00f3n y extensi\u00f3n (<\/span>smearing<\/span><\/em>) de la suspensi\u00f3n de TiO2 sobre los materiales de vidrio y por otro, en la impregnaci\u00f3n de dicha suspensi\u00f3n sobre los filtros de fibra de vidrio <\/span>[3].<\/span><\/p>\n

La degradaci\u00f3n de compuestos org\u00e1nicos se determin\u00f3 mediante la fotodegradaci\u00f3n del colorante azul de metileno (AM), empleado para el tratamiento de la <\/span>Metahemoglobinemia, irradiando las superficies funcionalizadas con luz UV-A (excitaci\u00f3n a 365 nm). Los resultados obtenidos mostraron una fotooxidaci\u00f3n del AM del 60% en el caso de los recubrimientos realizados sobre los materiales de vidrio y una fotooxidaci\u00f3n completa del colorante en el caso de los recubrimientos realizados sobre los filtros, diferencia atribuida<\/span>\u00a0 <\/span>una mejor dispersi\u00f3n del TiO<\/span>2 <\/span><\/sub>en los \u00faltimos.<\/span><\/p>\n

En cuanto a la actividad antibacteriana, esta se estudi\u00f3 mediante la viabilidad de dos cepas bacterianas modelo,\u00a0 Pseudomonas putida<\/em><\/span> y <\/span>Staphylococcus aureus<\/span><\/em>, as\u00ed como a trav\u00e9s de la capacidad de eliminar biopel\u00edculas maduras de estas cepas previamente formadas. Para estos ensayos, se utiliz\u00f3 una l\u00e1mpara de luz visible simulando la luz solar. Los resultados reflejaron, mediante marcaje fluorescente de las cepas, un efecto antibacteriano total debido a las ROS, altamente oxidantes, formadas durante el proceso de fotocat\u00e1lisis. Sin embargo, pese a que los microorganismos resultaron no viables tras el tratamiento fotocatal\u00edtico, la irradiaci\u00f3n de los recubrimientos no fue tan efectiva a la hora de eliminar la gran masa de bacterias adheridas, durante los periodos de no irradiaci\u00f3n, en la superficie en forma de biopel\u00edculas maduras <\/span>[3].<\/span><\/p>\n

Hasta la fecha, la gran mayor\u00eda de los estudios de reducci\u00f3n de biopel\u00edculas sobre superficies fotocatal\u00edticas se han centrado en el efecto de la fotocat\u00e1lisis en las etapas tempranas de la formaci\u00f3n de las mismas, cuando el proceso de adhesi\u00f3n es reversible, y no en las m\u00e1s avanzadas cuando esta adhesi\u00f3n se considera irreversible, como en este caso. El entendimiento del proceso de adhesi\u00f3n bacteriana, as\u00ed como de la respuesta de los microorganismos a la modificaci\u00f3n de las superficies es clave para conseguir la generaci\u00f3n de nuevos materiales con actividades antibacterianas mejoradas. Objetivo en el que se encuentra trabajando actualmente el grupo de la Universidad de Alcal\u00e1.<\/span><\/p>\n

REFERENCIAS:<\/span><\/p>\n

[1] M.B. Fisher, D.A. Keane, P. Fernandez-Ibanez, J. Colreavy, S.J. Hinder, K.G. McGuigan, S.C. Pillai, Nitrogen and copper doped solar light active TiO 2 photocatalysts for water decontamination, Applied Catalysis B: Environmental, 130 (2013) 8-13.<\/span><\/span><\/p>\n

[2] D.A. Keane, K.G. McGuigan, P.F. Ib\u00e1\u00f1ez, M.I. Polo-L\u00f3pez, J.A. Byrne, P.S. Dunlop, K. O’Shea, D.D. Dionysiou, S.C. Pillai, Solar photocatalysis for water disinfection: materials and reactor design, Catalysis Science & Technology, 4 (2014) 1211-1226.<\/span><\/p>\n

[3] B. Jalvo, M. Faraldos, A. Bahamonde, R. Rosal, Antimicrobial and antibiofilm efficacy of self-cleaning surfaces functionalized by TiO 2 photocatalytic nanoparticles against Staphylococcus aureus and Pseudomonas putida, Journal of Hazardous Materials, (2017).<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

La necesidad de preservar el medio ambiente ha llevado a la b\u00fasqueda de nuevos m\u00e9todos para la eliminaci\u00f3n eficiente de compuestos qu\u00edmicos, as\u00ed como nuevas estrategias para evitar la formaci\u00f3n de biopel\u00edculas de microorganismos, que alteran la estabilidad de nuestros recursos. La contaminaci\u00f3n del agua es un hecho de gran importancia ya que los contaminantes pueden acumularse y transportarse tanto por las aguas superficiales como subterr\u00e1neas para las cuales la fuente principal de da\u00f1o son las aguas residuales municipales e industriales. El grupo de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica de la Universidad de Alcal\u00e1, en colaboraci\u00f3n con investigadores del Centro de Cat\u00e1lisis y\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":42,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[1],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/133311"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/users\/42"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=133311"}],"version-history":[{"count":13,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/133311\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":133327,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/133311\/revisions\/133327"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=133311"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=133311"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=133311"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}