Comparación del efecto antibacteriano de nanopartículas de ZnO de diferente morfología sobre Escherichia coli

Abstract

En este Trabajo de Grado, modalidad investigación, se determinó las propiedades antibacteriales de polvos cerámicos de óxido de cinc (ZnO) sintetizados por los métodos Sol-Gel y precipitación controlada. Durante la obtención de ZnO se variaron algunos parámetros de síntesis, tales como: naturaleza del solvente de síntesis y concentración de los precursores químicos, lo que permitió obtener dos morfologías para las nanopartículas de ZnO, esferoidal (Sol-Gel) y acicular (precipitación controlada), característica importante de los productos considerando el interés central del proyecto. Los polvos sintetizados, por los métodos de síntesis mencionados, se caracterizaron mediante técnicas espectroscópicas: espectroscopia infrarroja (IR), para determinar los grupos funcionales presentes en los polvos sintetizados; difracción de rayos X (DRX), para determinar la fase cristalina presentes en los mismos; microscopia electrónica de transmisión (MET), para determinar el tamaño, la morfología y la homogeneidad de los polvos cerámicos sintetizados. Los resultados de estos estudios de caracterización indicaron que la metodología sol-gel permitió obtener ZnO de tamaño nanométrico, entre 20 nm y 40 nm con morfología esferoidal, y usando el método de precipitación controlada se obtuvieron partículas de ZnO con morfología acicular, de tamaño entre 40 nm de diámetro por 400 nm de longitud, muestra que presentó una mayor cantidad de aglomerados que la obtenida por Sol-Gel. A los polvos cerámicos sintetizados, tanto esferoidales como aciculares, se les evaluó su capacidad antibacterial usando una cepa de bacterias Gram Negativa, Escherichia coli. Con estos estudios se determinó el efecto antibacterial de las nanopartículas de ZnO, encontrándose que parámetros como la morfología y la concentración de óxido, en el medio de cultivo, afectaron notablemente la acción antibacterial de este sobre la cepa de E. coli. Este efecto antibacterial se analizó registrando la fase de crecimiento de la cepa en un medio de cultivo líquido, tal que las curvas de crecimiento a los diferentes tratamientos de ZnO fueron construidas utilizando datos de espectrofotometría ultravioleta visible del sistema, midiendo la densidad óptica a 600 nm. Por medio de estas curvas de inhibición al crecimiento de la cepa de bacterias se estableció la concentración mínima inhibitoria (CIM), referenciando las normas del Instituto de Estándares Clínicos y de Laboratorio (CLSI), para determinar la mínima concentración de ZnO que inhibe el 50% del crecimiento bacteriano CIM, se obtuvo que esta era de 0,45 mg/mL, para la morfología esferoidal, y de 0,95 mg/mL, para la acicular. Los resultados indican que la morfología esferoidal, sintetizada por el método sol-gel, presento una mayor actividad antibacterial que la morfología acicular, sintetizada por el método de precipitación controlada, lo que indica el efecto tanto de la morfología como del método de síntesis sobre la funcionalidad del ZnO, concretamente sobre la potencial aplicación de estas nanopartículas como agentes antimicrobianos para combatir microorganismos patógenos.