Efecto antimicrobiano de nanomateriales de Cu-ZnO obtenidos por síntesis asistida por extracto de lirio acuático

Abstract

Con el objetivo de incrementar la actividad antimicrobiana de nanopartículas de ZnO, se sintetizaron y caracterizaron nanopartículas de ZnO modificadas con 0.5, 1 y 3 %m de cobre mediante síntesis bioasistida con extracto acuoso de Eichhornia crassipes. Adicionalmente, se evaluó el efecto del precursor de la sal de cobre comparando acetato, sulfato y nitrato de cobre. Para determinar el efecto del cobre y del extracto en las propiedades del ZnO, los nanomateriales se caracterizaron, mediante las espectroscopías infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y fotoelectrónica de electrones (XPS), análisis termogravimétrico (TGA), difracción de rayos-X (DRX) y dispersión de luz dinámica (DLS) y electroforética (ELS) así como también se determinó su actividad antimicrobiana frente a Staphylococcus aureus y Escherichia coli. Los nanomateriales de Cu-ZnO mostraron menores concentraciones mínimas inhibitorias que las nanopartículas de ZnO, siendo S. aureus más susceptible que E. coli, con valores de concentración mínima inhibitoria entre 1.25 y 2.5 mg/mL, con efecto bactericida, para los materiales Cu-ZnO A-3, Cu-ZnO-S-1 y Cu-ZnO-N-0.5. El extracto de lirio acuático se caracterizó, identificándose polifenoles y flavonoides, los cuales tras ser calcinados a 500°C son parcialmente degradados mostrando bandas en el espectro infrarrojo alrededor de 1457 y 1416 cm-1 asociadas principalmente a C-O-H, C-H y RCH=CH2. Estos resultados confirman las observaciones hechas por FTIR y XPS de los materiales Cu-ZnO, ya que se detectaron rastros de especies carbonáceas en los nanomateriales calcinados, lo cual permite asumir una funcionalización in situ durante la síntesis. La presencia de cobre con estado de oxidación +2 se confirmó para todos los materiales obteniéndose porcentajes atómicos en superficie de entre 0.47 y 2.03%. El análisis por DRX reveló la fase wurtzita hexagonal del ZnO, mientras que la dispersión de luz evidenció la carga superficial negativa de los nanomateriales variando entre -19.2 y -9.7 mV. Las partículas con mayor bioactividad, CuZnO-A-3, Cu-ZnO-S-1 y Cu-ZnO-N-0.5, exhibieron morfologías predominantemente triangulares con tamaños promedio de 143.95, 153.86 y 152.41 nm, respectivamente. En conjunto, la incorporación de Cu2+ en el ZnO, y los fitocompuestos del extracto de lirio, favorecieron el incremento de la actividad antimicrobiana del ZnO, especialmente frente a S. aureus.