Análisis de la degradación de biocompuestos

de quitosana/almidón con nanopartículas de

óxido de zinc obtenidas a partir de pilas de

desecho

Duarte E1, Olivas I

1,2, Rodríguez C

1,2

1Instituto de Ingeniería y Tecnología, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez

1Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computación, Programa de Ingeniería Biomédica

2Investigación de Ciencia y Tecnología de Materiales Avanzados

Objetivo General:

Estudiar la degradación de biocompuestos de quitosana/almidón con

nanopartículas de óxido de zinc.

Introducción

La quitosana ha sido ampliamente utilizada en previas investigaciones en el área médica por su biocompatibilidad y sus propiedades antimicrobianas [1,2], mientras que el almidón ha sido utilizado por sus propiedades absorben-

tes y antitóxicas [1]. Las nanopartículas de óxido de zinc han sido conjugadas en biocompuestos debido a que mejoran las propiedades mecánicas, cambian el ángulo de mojabilidad y otorgan propiedades antibacteriales [3]. El

biocompuesto de quitosana/almidón ha sido previamente utilizado como andamio celular dado que sus propiedades absorbentes, antitóxicas y antimicrobianas permiten la proliferación celular en los tejidos afectados y además re-

duce la posibilidad de infección gracias al quitosano [3,4]. Por lo anterior, en esta investigación se estudió la degradación de películas de quitosana/almidón con la adición de nanopartículas de óxido de zinc en un medio fisiológico

simulado con una enzima degradativa, esto con el fin de determinar si la adición de las nanopartículas de óxido de zinc afectan las propiedades anteriormente presentadas por el biocompuesto.

Figura 1. Esquema general de la metodología.

C) Pruebas mecánicas

Figura 2. Gráfico de pérdida de peso.

Figura 4. Gráficos de pruebas mecánicas.

B) Análisis de variaciones de pH

Figura 3. Gráfico de variaciones de pH.

Figura 5. Análisis por FTIR.

D) Análisis por FTIR

E) Análisis por SEM

Figura 6. Análisis por SEM. a) 0% NPS 1 semana, b) 0% NPS 2 semanas, c) 0% NPS 3 se-

manas, d) 0% NPS 4 semanas, e) 7% NPS 1 semana, f) 7% NPS 2 semanas, g) 7% NPS 3

semanas, h) 7% NPS 4 semanas.

El análisis de la biodegradación in vitro de los biocompuestos mostró

que las películas que contienen 7% de ZnO NPS son las que presentan

una degradación más constante y las que causan menos alteraciones

en el pH del medio fisiológico simulado al degradarse.

El análisis de pérdida de peso de las películas de quitosana/almidón

con diferentes concentraciones de ZnO NPS muestra que la adición de

las nanopartículas no afecta la velocidad de degradación ni la pérdida

de peso.

El análisis de variaciones de pH demuestra que la adición de nanopartí-

culas de óxido de zinc a los biocompuestos no altera el pH del medio fi-

siológico simulado aún cuando las nanopartículas están expuestas al

medio directamente.

Las pruebas mecánicas demostraron que a mayor concentración de na-

nopartículas de óxido de zinc en las películas se obtienen mejores pro-

piedades mecánicas.

El análisis por FTIR mostró que la acción de la enzima sobre las pelícu-

las de quitosano/almidón con las diferentes concentraciones de nano-

partículas de óxido de zinc no altera su composición química.

El análisis por SEM demostró que la adición de nanopartículas de óxido

de zinc a las películas de quitosana/almidón vuelve la estructura mi-

croscópica de los biocompuestos más resistente a la degradación.

[1] M. T, S. Mahdi, “Evaluation of different factors affecting antimicrobial

properties of chitosan”, in International Journal of Biological Macromole-

cules, El Sevier, 2016, vol. 85, pp. 467 – 475.

[2] L. Gomes, H. Souza, “Tweaking the mechanical and structural proper-

ties of colloidal chitosans by sonication”, in Food Hydrocolloids, El Sevier,

2016, vol. 56, pp. 29 – 40.

[3] Z. Shariatinia, M. Fazli, “Mechanical properties and antibacterial activi-

ties of novel nanobiocomposite films of chitosan and starch”, Food Hydro-

colloids, Vol. 46, pp. 112 – 124, 2015, 0268-005X/© 2014 Elsevier Ltd. All

rights reserved, doi: 10.1016/j.foodhyd.2014.12.026.

[4] S. Shahriarpanah, J. Nourmohammadi, “Fabrication and characterizati-

on of carboxylated starch-chitosan bioactive scaffold for bone regenera-

tion”, International Journal of Biological Macromolecules, © Elsevier B.V.

All rights reserved, doi: 10.1016/j.ijbiomac.2016.09.045.

Objetivo

Metodología

A) Análisis de pérdida de peso

Resultados

Conclusiones

Referencias