Síntesis y caracterización de nanopartículas de ZnO2 y sus aplicaciones antimicrobianas

Roberto ColoniaInstituto Peruano de Energía Nuclear y

Universidad Nacional de Ingeniería

XVIII Encuentro Científico Internacional de verano (ECI2011v)

ZnO2 (Peróxido de Zinc)

Propiedades del Peróxido de Zinc

El Peróxido de Zinc (ZnO2) es un tipo de polvo sin olor y soso de color blanco o amarillo claro, casi insoluble en agua y soluble en ácido. El ZnO2 es un tipo de peróxido muy estable y seco, no va a descomponerse a temperatura normal pero cuando llega a 150ºC empieza a descomponerse y generar oxígeno. El ZnO2 es un material semiconductor con una energía de banda prohibida (Eg.) entre 3.3eV a 4.6 eV.

¿Porqué el interés en el ZnO2?

Ampliamente usado:• En la industria del caucho.• En el procesamiento plástico.• Para los explosivos y las mezclas pirotécnicas.• En la manufactura de cerámicos dieléctricos.• Fotocatálisis.• Como precursor del ZnO.

Brillante futuro:• En la industria cosmética y farmacéutica.

¿Porqué estudiar las propiedades antimicrobianas?

Se tiene reportes del uso de ZnO2 para el tratamiento antiséptico de la piel como se menciona a continuación:

• The antiseptic and detoxifying action of zinc peroxide on certain surgical aerobic, anaerobic and micro-aerophilic bacteria.

• The prophylactic and active use of zinc peroxide in foul smelling mouth and neck infections.

• Zinc peroxide: a valuable adjunct in the treatment of gas-bacillus infection and traumatic wounds.

• Zinc peroxide in the treatment of microaerophilic and anaerobic infections.

¿Porqué estudiar las propiedades antimicrobianas?

Debido a los reportes mencionados sobre el uso del ZnO2 a nivel macromolecular, se estima que dichas propiedades podrían amplificarse al usar ZnO2 a nivel nanométrico, como es el caso de la plata (Ag), el cobre (Cu) y el oxido de cobre (CuO), los cuales se tienen reportes de su alta actividad antimicrobiana y antibacterial.

Una posible aplicación es la impregnación del coloide de ZnO2 a la fibra de algodón de tal forma obtener derivados de ella para el uso medico.

Y además seria un estudio innovador ya que no se tiene reportes sobre el efecto de la actividad antimicrobiana de las nanopartículas de ZnO2.

Sintetizacion por radiación gamma

Para la síntesis de ZnO2 por radiación gamma se utilizo Zn(CH3 COO)2.2H2O (0.046mol/dm3), en una solución de H2O2 al 30% (1mol/dm3), la cual fue irradiada con una dosis de 10kGy y 25kGy. Luego de haber sido irradiada se ha realizado películas de ZnO2 depositadas por spray-pirolisis con el coloide obtenido y además también se realizo polvo con la solución irradiada.

Sintetizacion por radiación ultravioleta

Para el caso de la síntesis de ZnO2 por irradiación UV, se diluyo primero 5 ml de H2O2 al 30% con 50 ml de H2O bidestilada, luego se disolvió 1gr. de Zn(CH3COO)2.2H2O en la solución de H2O2. La solución fue irradiada por una lámpara UV por tiempos determinados (30min, 1hora, 2horas 3horas, etc.) siempre con una agitación continua.,

Sintetizacion por ultrasonido

Para la síntesis de ZnO2 primero se partió vertiendo 50 ml de H2O bidestilada en el vaso que será sonicado, luego se agrega los 5 ml de H2O2 y se dejo sonicar por el periodo de 1min luego de pasado el tiempo y que se homogenice la solución de H2O2 y H2O se introduce 1gr de Zn(CH3COO)2.2H2O y se deja sonicar por otro periodo de 1min luego de haber pasado el periodo, la solución se inicia a contabilizar el tiempo de irradiación de tal forma que se tiene que estar pendiente que se forme en el vaso las implosiones

Sintetizacion por ultrasonido

Se sonifica la solución de ZnO2de tal forma que se tiene que estar pendiente que se forme en el vaso las implosiones (burbujas).

Caracterización del ZnO2 sintetizado por radiación gamma

Microfotografía por AFM de la superficie de una película de ZnO2 con una dosis de irradiación de 10kGy.

Espectro de difracción de rayos x, de nanopolvos de ZnO2 irradiados con 25kGy.

Caracterización del ZnO2 sintetizado por radiación gamma

Se hizo la caracterización del nanopolvo de ZnO2 durante 3 tiempos (30min, 60min y 120min de irradiación UV todosa la misma distancia de la lámpara al vaso), de tal forma se analiza que el tamaño de grano del ZnO2 varía según el tiempo de irradiación.

Caracterización del ZnO2 sintetizado por UV

Espectro de absorbancia de la evolución de la solución irradiada con UV con respecto al tiempo deirradiación (distancia de la lámpara al vaso de la solución de ZnO2 es de 9cm).

Caracterización del ZnO2 sintetizado por UV

Derecha, película realizada por 1 hora de irradiación UV y 55min de Spray-Pirolisis. Izquierda, película realizada por 3.5horas de irradiación UV y 43min de pirolisis.

Caracterización del ZnO2 sintetizado por UV

Sintetizacion por sonoquímica

Espectro de difracción de rayos x obtenido variando el tiempo de irradiación ultra sónica. Se configuraEl sonicador en el modo SetDegas de tal forma senota que se obtiene mejor implosiones.

Sintetizacion por sonoquímica

Espectro de absorbancia de la evolución de la solución irradiada con ultrasonido con respecto al tiempo de irradiación.

Sintetizacion por sonoquímica

Micrografía por TEMde las soluciones irradiadas, a)30min, b)60min, c)90min yd)120min

Conclusiones

• La formación de ZnO2 resulta de la reacción sonoquímica,

radiación gamma o ultrasonido.

• Se sintetiza el ZnO2 de manera fácil y rápida.

• La sintetizacion de ZnO2 mediante uno de los tres métodos de

irradiación mencionados, son métodos en los cuales se puede

obtener nanopolvo de aproximadamente de 10nm a 20nm.

• La sintetizacion mas sencilla que se puedo obtener fue la de la

irradiación ultravioleta.

Conclusiones

• La mejor actividad antimicrobiana que se encuentra es la que fue

irradiada por ultravioleta y que a mayor es la concentración, mejor

es su actividad antimicrobiana.

A(Ultrasonido

60min)

B(Ultrasonido

60min)

C(Ultravioleta

60min)

D(Ultravioleta

60min)

E(Ultrasonido

60min)

F(Ultravioleta

60min)

Ps - - - - 9.5 11

Sa - - 12 - 12 13

Sc - - - - - ligero

Conclusiones

• La radiación gamma, se nota que tiene mejor actividad

antimicrobiana con respecto a los otros métodos de sintetizacion.

A(Radiación

gamma 25kGy)

B(Ultra-violeta 60min)

C(Ultra-violeta

120min)

D(Ultra-violeta 30min)

E(Ultra-violeta

120min)

F(Ultra-sonido 90min)

G(Ultra-sonido 30min)

H(Ultra-sonido 60min)

Ps 11 - - - - - 11 -

Sa 11 10 10.5 10.5 - - - 10

Bac - - - 10 11 10 9 -

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