Síntesis in‐situ, caracterización, evaluación antibacterial y nanotoxicológica de cueros sintéticos de cloruro de polivinilo conteniendo nanopartículas de Cobre (PVC/NPsCU0)

Abstract

Agentes capaces de transmitir enfermedades como las bacterias, virus y hongos son los principales causantes de las infecciones intrahospitalarias (IIH) en el mundo, esto ha motivado el desarrollo de los Nuevos Materiales basados en la Nanotecnología, donde en una rama de este se sintetizan nanocompósitos antibacteriales del tipo: Polímero/Metal Antibacterial, sintetizando superficies con gran actividad inhibidora de bacterias. En el presente trabajo, se han generado nanocompósitos poliméricos antibacteriales, preparando el Policloruro de Vinilo (PVC) de resina en emulsión como plastisol y sintetizando nanopartículas de Cobre dentro de la matriz polimérica (in‐situ). La descripción de la metodología se da con la síntesis de un precursor de Cobre para posterior dispersión mediante pulsos ultrasónicos, posterior estabilización y mezclado con los aditivos del PVC para posterior reducción química durante el gelificado de los plastisoles. El análisis espectral de los laminados de PVC/NPsCu0 por medio de Fluorescencia de Rayos X en Energía Dispersiva (FRX‐ED), utilizando el software específico PyMca 4.7.4, revelan que la importancia del tiempo de gelificación del PVC guarda relación con el grado de reducción del Ácido Ascórbico (AA) sobre el Cu2+. Por otro lado, resultados del análisis por Espectroscopia Electrónica de Barrido (MEB) revelan que las dimensiones de las NPsCu0 varían en un rango de 50 a 250 nm. Los patrones de difracción de Rayos X (DR‐X) evidencian la parcial cristalización polimérica del PVC y la presencia de Cu0. Se confirmó la actividad antibacteriana de los laminados de PVC/NPsCu0 por el método de difusión de disco sobre Eschericcia coli O157:H7; el halo de inhibición promedio resultó ser de 9,7 mm que implica un significativo efecto bactericida sobre la cepa mencionada. La viabilidad del desarrollo de estos nanocompósitos poliméricos se estudió por medio de un ensayo nanotoxicológico mediante el análisis citotóxico de los nanocompósitos de PVC/NPsCu0 en células de sangre periférica humana, concluyendo que dicho efecto citotóxico sobre células sanas es menor al 8%. La viabilidad del desarrollo de estos nanocompósitos poliméricos se estudió por medio de un ensayo nanotoxicológico mediante el análisis citotóxico de los nanocompósitos de PVC/NPsCu0 en células de sangre periférica humana, concluyendo que dicho efecto citotóxico sobre células sanas es menor al 8%.

Disease transmitting microorganisms, such as bacteria, viruses and fungi, are the main causes of hospital‐acquired infections (HAI). This is the justification for the development of nanotechnology‐based new materials and, in particular, for the synthesis of antibacterial nanocomposites of the type polymer / antibacterial metal, which create surfaces with a large bacteria inhibiting activity. In the present work, antibacterial polymeric nanocomposites have been created by preparing polyvinyl chloride (PVC) from a resin emulsion as plastisol and synthesizing copper nanoparticles in‐situ within the polymer matrix. The methodology of the process includes the synthesis of a copper precursor, its dispersion by ultrasonic pulses, its stabilization and mixing with other PVC additives, in order to obtain chemical reduction during the gelation of the plastisols. Analysis of the PVC / NPsCu0 laminates by Energy Dispersive X‐ray Fluorescence (EDXRF), using the PyMca software 4.7.4, reveals that the importance of the PVC gelation time is related to the degree of reduction of ascorbic acid (AA) on Cu2 +. On the other hand, examination by Scanning Electron Microscopy (SEM) shows that the size of the NPsCu0 varies between 50 and 250 nm. Examination by X‐ray Diffraction (XRD) shows the partial polymer crystallization of PVC and the presence of Cu0. The antibacterial activity of the PVC / NPsCu0 laminates was confirmed by the disc diffusion method on Escherichia coli O157: H7; the average zone of inhibition was 9.7 mm, indicating a significant bactericidal effect on this strain. A nanotoxicological assay was carried out to evaluate the viability of the development of these polymeric nanocomposites. The cytotoxic analysis of the PVC / NPsCu0 nanocomposites in human peripheral blood cells concluded that the cytotoxic effect on healthy cells was less than 8%.