Incorporación de nanobarras de ZnO de diferente tamaño a films de almidón y su efecto en la biodegradabilidad e hidrofilicidad

CANDAL, ROBERTO; GUZ, LUCAS; GOYANES, SILVIA

San Martin, Buenos Aires

Simposio; 5th International Symposium on Environmental Biotechnology and Engineering; 2016

El almidón es uno de los biopolímeros más estudiados para la producción de films biodegradables. Sin embargo, su carácter hidrófílico conduce a películas con una elevada permeabilidad al vapor de agua y solubilidad. La incorporación de cargas nanométricas es una alternativa para mejorar sus propiedades mecánicas y disminuir su solubilidad y permeabilidad. El tamaño, relación de aspecto y forma, juegan un rol importante en las características del producto final. La naturaleza química de la nanocarga puede a su vez generar materiales con una funcionalidad determinada. El óxido de Zinc (ZnO) es muy utilizado como carga en polímeros y es generalmente reconocido como seguro (GRAS) por la FDA. El ZnO puede prepararse con morfologías muy variadas y, por otro lado, posee propiedades bactericidas que se potencian bajo iluminación UVA.El objetivo de este trabajo es evaluar el efecto de la incorporación de dos tipos de nanobarras de ZnO con propiedades fisicoquímicas y relación de aspecto similares, pero de diferente tamaño, sobre el comportamiento de películas de ZnO/almidón. Dos conjuntos de nanobarras de ZnO de diferente tamaño se sintetizaron por vía hidrotermal. Las películas se prepararon por casteo, conteniendo el mismo porcentaje en peso de ZnO. Se estudió la permeabilidad al vapor de agua, humedad, solubilidad y ángulo de contacto, las características estructurales mediante DRX y FTIR, la biodegradabilidad en suelo y agua y la actividad antibacteriana.La incorporación de nanobarras de ZnO aumentó el ángulo de contacto y disminuyó el contenido de humedad, la solubilidad y la permeabilidad al vapor de agua de las películas. Los estudios estructurales mostraron que esto se relaciona con la interacción entre el almidón y las nanobarras de ZnO, las cuales son más hidrofóbicas que el almidón. Al aumentar el tamaño de las nanobarras, disminuyó el contenido de humedad, la solubilidad, la permeabilidad de vapor de agua y la cristalinidad de los materiales compuestos. El fenómeno se asignó a un cambio en el empaquetamiento de las moléculas de almidón en las películas. Los ensayos microbiológicos mostraron que las nanobarras de ZnO confirieron propiedades antibacterianas, aumentando el tiempo necesario para biodegradar los films y su vida útil. Los compuestos con nanobarras de menor tamaño presentaron mayor actividad antimicrobiana y mayor tiempo de biodegradación, probablemente debido a su mayor área superficial.En conclusión, se determinó fehacientemente el efecto del tamaño de la nanocarga (manteniendo constante la relación de aspecto y concentración másica de ZnO) sobre las propiedades fisicoquímicas y antimicrobianas de las películas ZnO/almidón. Estos resultados contribuyen a comprender el funcionamiento de estos sistemas y al diseño de nuevos materiales funcionales de bajo impacto ambiental.