Síntesis del nanocompuesto de magnetita/plata con propiedades antibacterianas frente a las bacterias enterobacter aerogenes y enterococcus faecalis

Abstract

El presente trabajo consiste en la síntesis y caracterización del nanocompuesto magnético de magnetita/plata (Fe3O4/Ag) y la evaluación de sus propiedades antibacterianas frente a la bacteria Gram negativa Enterobacter aerogenes y la Gram positiva, Enterococcus faecalis. Se prepararon las MNPs de magnetita por método sol-gel utilizando la sal de FeCh como precursor, citrato de sodio Na3C6H5O7 como estabilizante, nitrato de sodio NaNO3 como agente oxidante y bromuro de cetiltrimetilamonio (CTAB) como surfactante. Posteriormente, sobre la dispersión coloidal de magnetita se realizó la reducción química in situ de iones plata con glucosa y como dispersante a la polivinilpirrolidona (PVP) para obtener el nanocompuesto donde las NPs de plata se encuentran sobre las MNPs de Fe3O4. Se realizaron estudios morfológicos y espectroscópicos de las MNPs de magnetita y del nanocompuesto mediante las técnicas de caracterización de: espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia Raman, espectroscopia Mossbauer (MS), difracción de rayos X (DRX), espectroscopia UV-Visible, dispersión de luz dinámica (DLS), microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopia de energía dispersiva de rayos X (EDS). Las MNPs de magnetita fueron esféricas con un tamaño medio de 7.75 nm y el nanocompuesto tiene un tamaño medio de 10.13 nm, según SEM. El efecto antibacteriano se estudió utilizando un método estándar ASTM modificado para determinar la actividad antibacteriana de agentes antimicrobianos inmovilizados bajo condiciones de contacto dinámico y luego se realizó el conteo de colonias por diluciones seriadas frente a las cepas bacterianas Gram negativa Enterobacter aerogenes y la Gram positiva, Enterococcus faecalis. Los resultados indicaron inhibición total del crecimiento bacteriano con el uso del nanocompuesto. La bacteria Enterobacter aerogenes (coliformes totales) es un indicador según la Norma Técnica Nacional (NTN ITINTEC 214.003) y la bacteria Enterococcus faecalis es un indicador de contaminación fecal humana en aguas y genera una mayor incidencia de enfermedades gastroinstentinales. La bacteria Enterococcus faecalis también es uno de los indicadores bacteriológicos más eficiente para evaluar la calidad de agua de mar, debido a que es muy resistente a las condiciones salinas de este medio y además, está relacionada directamente con gastroenteritis, enfermedades respiratorias, conjuntivitis y dermatitis, entre otras. Esta bacteria como parte de los Estrepcocos fecales es el mejor indicador de contaminación fecal en lugar de los coliformes. Por estos motivos, se estudió la actividad antimicrobiana del nanocompuesto frente a estas bacterias ya que en un futuro puede ser aplicado en tratamientos de aguas contaminadas. Finalmente, los resultados encontrados demostraron las propiedades inhibitorias de crecimiento del nanocompuesto magnético de magnetita/plata (Fe3O4/Ag) sintetizado frente a las bacterias Enterobacter aerogenes y Enterococcus faecalis con una eficiencia del 100%.

The present work consists in the synthesis and characterization of the magnetic nanocomposite of magnetite/silver (Fe3Ü4/Ag) and the evaluation of its antibacterial properties against Gram-negative bacteria Enterobacter aerogenes and Gram-positive, Enterococcus faecalis. The magnetite MNPs were prepared by sol-gel method using the salt FeCh as a precursor, sodium citrate Na3C6H5Ü7 as a stabilizer, sodium nitrate NaNÜ3 as an oxidizing agent and cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as a surfactant. Subsequently on the colloidal dispersion of magnetite, in-situ chemical reduction of silver ions with glucose and polyvinylpyrrolidone (PVP) as a dispersive agent was carried out to obtain the nanocomposite where the silver NPs are on the Fe3Ü4 MNPs. Morphological and spectroscopic studies of nanoparticles of magnetite and nanocomposite were carried out using the following techniques of characterization of: Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy, Mossbauer spectroscopy (MS), X-ray diffraction (XRD), dynamic light scattering (DLS), scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The size of the magnetite MNPs were in general spherical, with a diameter of 7.75 nm and 10.13 nm for the nanocomposite, according to scanning electron microscopy (SEM) measurement. The antibacterial effect was studied using a modified standard ASTM method to determine the antibacterial activity of immobilized antimicrobial agents under dynamic contact conditions and then the colonies were counted by serial dilutions against the Gram negative Enterobacter aerogenes and Gram positive, Enterococcus faecalis bacterial strains. The results indicated total inhibition of bacterial growth with the use of the nanocomposite. The bacteria Enterobacter aerogenes (total coliforms) is an indicator according to the National Technical Norm (NTN ITINTEC 214.003) and the bacterium Enterococcus faecalis is an indicator of human faecal contamination in waters and generates a higher incidence of gastrointestinal diseases. The bacterium Enterococcus faecalis is also one of the most efficient bacteriological indicators to evaluate the quality of sea water, because it is very resistant to saline conditions of this medium and is directly related to gastroenteritis, respiratory diseases, conjunctivitis and dermatitis, among other. This bacteria as part of faecal Strepococci is better indicator of fecal contamination than the coliforms. For these reasons, the antimicrobial activity of the nanocomposite against these bacterias will study in the future it could be apply in contaminated water treatments. Finally, the results indicate that the magnetic nanocomposite of magnetite/silver (Fe3O4/Ag) synthesized can be potentially used in microbiological water disinfection.