Superficies modificadas con fotosensibilizadores y nanopartículas de plata: Desarrollo, caracterización y fotoinactivación microbiana

MARIA NOEL URRUTIA; GONZALO ACOSTA; FIORELA GHILINI; ANTONELA CÁNNEVA; EDUARDO PRIETO; ANDRÉS H. THOMAS; PATRICIA L. SCHILARDI

Bahía Blanca, Buenos Aires

Congreso; XXII Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados (NANO 2023); 2023

Universidad Nacional del Sur (UNS)

El empleo de fotosensibilizadores (FS) inmovilizados sobre superficies presenta numerosas ventajas para su uso en Inactivación Fotodinámica (IFD), como la posibilidad de ser reutilizados, facilidad de eliminación luego del tratamiento y mayor fotoestabilidad [1]. Las pterinas son compuestos FS que bajo irradiación UV-A (320 – 400 nm) son capaces de fotoinducir la oxidación de numerosas biomoléculas tales como ADN, proteínas y fosfolípidos [2]. Además, se demostró la capacidad de estos compuestos para fotoinactivar bacterias patógenas, tanto planctónicas como formando biofilms [3,4]. Por otro lado, las nanopartículas de plata (AgNPs) son ampliamente evaluadas contra diferentes microorganismos, como consecuencia de la resistencia bacteriana y se han convertido en una de las alternativas más estudiadas para obtener superficies antimicrobianas [5]. El objetivo de este trabajo es la obtención, caracterización y evaluación de superficies modificadas con derivados pterínicos y/o AgNPs, ya que la combinación de ambos permitiría que los FS unidos a la superficie ocasionen la muerte bacteriana bajo irradiación, en tanto que las AgNPs presenten un efecto a mediano y largo plazo manteniendo baja la carga bacteriana. En este trabajo, se seleccionó al vidrio como soporte debido a que es de bajo costo y permitirá explorar un sinnúmero de potenciales aplicaciones.Se formó sobre el sustrato una capa molecular de 11-bromoundeciltriclorosilano (BUTS). Para ello, se evaluaron diferentes protocolos de funcionalización y se seleccionó como adecuado, el que involucró sumergir los sustratos en una solución 15 mM de BUTS en n-hexano, durante 24 h a temperatura ambiente. Luego, se realizó la sustitución nucleofílica bimolecular (SN2) del bromo terminal de BUTS por pterina (Ptr), empleando una mezcla de Ptr y K2CO3 en N,N-dimetilacetamida a 70°C durante 24 h. Por otro lado, para la adsorción de las AgNPs se sumergieron los sustratos en una dispersión de AgNPs durante 24 h a temperatura ambiente. La caracterización de las superficies modificadas con BUTS se evaluó mediante Espectroscopía de Fotoelectrones Emitidos por rayos X (XPS) evidenciando las señales características de Br (~71 y ~184 eV para los estados electrónicos 3d y 3p, respectivamente), confirmando una adecuada funcionalización del vidrio. La señal correspondiente al Br disminuyó luego de la reacción con Ptr, detectando una señal de N a ~400 eV, lo que confirmó la unión química de la Ptr con el BUTS. Además, en las muestras conteniendo Ag se detectó el doblete típico Ag3d5/2 (centrado en ~368eV) y Ag3d3/2. Por otro lado, las muestras obtenidas se evaluaron por Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) y mediante medidas de ángulo de contacto empleando un goniómetro. Los experimentos preliminares de IFD demostraron que la superficie con FS y AgNPs inhibió el crecimiento de Staphylococcus aureus ATCC 25923 bajo irradiación (86 ± 20% de reducción en células viables) con respecto al vidrio irradiado. Se realizaron controles en oscuridad (en presencia y ausencia de FS y AgNPs) y controles irradiados (en ausencia de FS y AgNPs).Las actividades desarrolladas permitieron funcionalizar, caracterizar y evaluar las superficies obtenidas, que emergen como potencial plataforma para inhibir la formación de biofilms. La modificación superficial mediante la inmovilización de FS y la adsorción de AgNPs, abre la oportunidad de explorar novedosas aplicaciones.REFERENCIAS 1.C. Spagnul, L.C. Turner, R.W. Boyle, J Photochem Photobiol B 150 (2015) 11.2.E. Oliveros, M.L. Dántola, M. Vignoni, A.H. Thomas, C. Lorente, Pure Appl. Chem 83 (2011) 801.3.A. Miñán, et al, Biofouling 31 (2015) 459.4.M.N. Urrutia, et al, Colloids Surf. B: Biointerfaces 198 (2021) 111456.5.F. Ghilini, et. al, ACS Appl. Mater. Interfaces 10 (2018) 23657.