Cu-doped SnO₂ nanoparticles: size and antibacterial activity investigations

Abstract

Hoy en día, el uso de superficies autolimpiantes está aumentando a nivel mundial, especialmente después de la pandemia de COVID-2019, y el uso de nanopartículas se ha mostrado como una opción plausible para este propósito. En el presente estudio, se sintetizaron con éxito nanocristales de SnO2 dopados con Cu (en el rango de contenido de cobre de 0-30 mol%) utilizando el método del precursor polimérico. Se estudiaron cuidadosamente las propiedades estructurales, morfológicas, vibratorias y la actividad antibacteriana para revelar el efecto de los iones de cobre en las propiedades de la matriz anfitriona, con el objetivo de maximizar el uso de los nanocristales de SnO2 dopados con Cu. Los resultados muestran la fabricación de nanopartículas cercanas a su respectivo diámetro de excitón de Bohr (5.4 nm para SnO2); sin embargo, se observó SnO2 monofásico hasta el 15 mol%. Por encima de este límite, se observó una fase secundaria de CuO, como se muestra en los datos evaluados de difracción de rayos X (XRD), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier y espectroscopía Raman. Además, el corrimiento hacia el rojo del modo vibracional primario A1g de SnO2 se describe exitosamente utilizando el modelo de confinamiento de fonones, demostrando una buena relación entre la longitud de correlación de Raman (L) y el tamaño de cristalito (〈𝐷〉), este último determinado a partir de XRD. En cuanto a la actividad antibacteriana, evaluada mediante el método de prueba de difusión en disco (DDTM) desafiando dos especies bacterianas (S. aureus y E. coli), nuestros resultados sugieren una rápida difusión de las nanopartículas fuera del disco de papel, con un efecto sinérgico atribuido a las fases Sn1-x CuxO2–CuO que contribuyen a la inhibición del crecimiento bacteriano. Además, los datos de DDTM se escalan con la viabilidad celular, analizada mediante la ecuación de Hill, de la cual se extrajeron tanto la dosis letal 50 (LD50) como la dosis de referencia (BMD).