Ensamblado de matrices compuestas de nanopartículas de cobre con PVP y quitosano

El quitosano es un polímero sintetizado a partir de la quitina mediante una N-deacetilación en condiciones alcalinas. Una propiedad específica es su bioactividad, y biocompatibilidad las que determinan sus aplicaciones farmacológicas, cosméticas y biotecnológicas. La polivinilpirrolidona (PVP) es un polímero soluble en agua que se obtiene a partir del monómero N-vinilpirrolidona. Por otra parte, las nanopartículas metálicas han despertado atención debido a sus propiedades específicas y únicas cuando se comparan con las del seno del material debido a su alta relación área/ volumen. Los objetivos del presente trabajo fueron: i) sintetizar nanopartículas de cobre en polivinil pirrolidona (PVP) y ii) formular nanocompuestos incorporando las nanopartículas sintetizadas en matrices con diferentes proporciones de PVP y quitosano. Para las síntesis de las nanopartículas (NpCu), sulfato de cobre se solubilizó en una solución de PVP, se agregó ácido ascórbico y se llevó a estufa a 90ºC. Una solución de quitosano al 1% y la suspensión de NpCu en PVP se mezclaron a fin de obtener las proporciones (Q:PVP) 75:25, 50:50 y 25:75. La formación de las NpCu se confirmó por la aparición de un pico a 560 nm usando un espectrofotómetro. El tamaño promedio de las nanopartículas fue de 315 nm, resultado que fue corroborado por microscopía electrónica de barrido (SEM). Las películas nanocompuestas formuladas se caracterizaron mediante ensayos de solubilidad, y permeabilidad al vapor de agua y al oxígeno. Asimismo se estudiaron las interacciones establecidas entre grupos usando la técnica de ATR-FTIR. La interacción entre el quitosano y las nanopartículas sintetizadas mostró cambios significativos en relación a las películas de Q que se evidenciaron en los espectros obtenidos. El espectro de las películas de quitosano exhibió los picos característicos a 1648 cm−1 (C=O tensión de la amida I del grupo acetamida) y a 1581 cm−1 (protonación parcial del grupo amino –NH2). La banda de absorción a 1336 cm−1 se atribuye a la amida III mientras el pico localizado a 1031 cm−1 (vibraciones del esqueleto que involucran a la tensión C–O) es propio de la estructura del polisacárido. Tomando en cuenta las matrices nanocompuestas, se observó una disminución de la solubilidad respecto a las películas de Q. Asimismo las permeabilidades al vapor de agua estuvieron en el rango 6-9 × 10-11 g s-1 m-1 Pa-1 y las permeabilidades al oxígeno variaron entre 2 y 10 × 10-13 cm3 s-1 m-1 Pa-1. Así, la formación de una matriz interconectada por las interacciones establecidas entre el quitosano y las partículas de relleno explicarían los cambios evidenciados en la solubilidad y la permeabilidad de las matrices. Estos resultados demuestran que la inclusión de nanopartículas de cobre en matrices biopoliméricos permitiría obtener materiales más hidrofóbicos.

Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos