INQUIMAE 12526
INSTITUTO DE QUIMICA, FISICA DE LOS MATERIALES, MEDIOAMBIENTE Y ENERGIA
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
MATRICES INORGÁNICAS PARA EL DISEÑO DE MATERIALES CON ACTIVIDAD BIOLÓGICA
Autor/es:
MERCEDES PERULLINI; MATÍAS JOBBÁGY; SARA A. BILMES
Lugar:
Cordoba
Reunión:
Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2011
Institución organizadora:
AAIFQ
Resumen:
La encapsulación de células, tejidos y biomoléculas en matrices de óxidos es una vía
de diseño de reactores modulares para una amplia variedad de procesos
biotecnológicos. El empleo de microalgas, bacterias, hongos, células vegetales o
levaduras encapsulados en matrices inorgánicas requiere el ajuste de las condiciones
de síntesis para que la vía sea biocompatible. Por otra parte, el diseño de materiales
con actividad biológica (MABs) exige estabilidad mecánica, porosidad adecuada para
el transporte de nutrientes y metabolitos e inhibir el paso de patógenos, calidad óptica
para reactores fotosintéticos y una alta viabilidad. Todos estos requerimientos están
definidos por la microestructura que a su vez es sintonizable por las vías de síntesis.
En este trabajo proponemos y comparamos diversas estrategias de síntesis sol gel
para el desarrollo de MABs, ya sea en forma directa, o en dos pasos realizando una
pre-encapsulación en biopolímeros (i.e. alginato de calcio).
Resultados
La vías empleadas para la obtención de matrices de sílica se basan en (i) la
combinación de mezclas de silicato de sodio y nanopartículas (NPs) de sílica, (ii)
hidrólisis de TEOS en alcohol, (iii) pre-hidrólisis con evaporación del alcohol antes de
inducir la gelificación de sílica, (iv) geles compuestos con inclusión de NPs
fotoprotectoras de CeO2. También se presentan resultados para encapsulación en
matrices de otros óxidos (Al3+ o ZrO2+).
En todos los casos se evaluó la viabilidad de los microorganismos encapsulados
(hongos, microalgas, bacterias, levaduras) durante períodos mayores a las 4
semanas. La caracterización de las matrices se realizó por SEM y adsorción/desorción
de nitrógeno a 77K de los correspondientes aerogeles. El transporte a través de los
geles húmedos se evaluó empleando sondas de diferentes tamaños y cargas: Nps de
oro, colorantes iónicos y neutros. Las propiedades mecánicas se determinaron con un
analizador de textura, comprimiendo una muestra cilíndrica a velocidad constante, y la
calidad óptica se evaluó a partir de la atenuación de la luz en el visible.
Conclusiones
Por encapsulación directa muestran que se puede mejorar la calidad óptica y la
estabilidad de matrices basadas en silicato de sodio y nanopartículas de sílica
(LUDOX) agregando osmoprotectores que actúan a nivel celular, ya sea evitando la
desnaturalización de proteínas (glycine betaine), o contrarrestando el flujo de agua
hacia el exterior de la célula (glicerol).
La encapsulación en dos pasos provee una ruta que protege a los microorganismos de
los productos secundarios y/o cationes citotóxicos, posibilitando el empleo de
condiciones más drásticas.
La encapsulación de algas fotosintéticas en matrices de sílica que incluyen NPs de
CeO2 provee de MABs que pueden operar exitosamente en condiciones de alta
irradiación UV debido a un doble efecto del CeO2: absorción de luz por debajo de los
300 nm e inhibición del estrés oxidativo por la química redox superficial del par Ce3+-
Ce4+.
