MATRICES INORGÁNICAS PARA EL DISEÑO DE MATERIALES CON ACTIVIDAD BIOLÓGICA

MERCEDES PERULLINI; MATÍAS JOBBÁGY; SARA A. BILMES

Córdoba

Congreso; XVII Congreso Argentino de Físico-química y Química Inorgánica; 2011

XVII Congreso Argentino de Físico-química y Química Inorgánica

IntroducciónLa encapsulación de células, tejidos y biomoléculas en matrices de óxidos es una víade diseño de reactores modulares para una amplia variedad de procesosbiotecnológicos. El empleo de microalgas, bacterias, hongos, células vegetales olevaduras encapsulados en matrices inorgánicas requiere el ajuste de las condicionesde síntesis para que la vía sea biocompatible. Por otra parte, el diseño de materialescon actividad biológica (MABs) exige estabilidad mecánica, porosidad adecuada parael transporte de nutrientes y metabolitos e inhibir el paso de patógenos, calidad ópticapara reactores fotosintéticos y una alta viabilidad. Todos estos requerimientos estándefinidos 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 gelpara el desarrollo de MABs, ya sea en forma directa, o en dos pasos realizando unapre-encapsulación en biopolímeros (i.e. alginato de calcio).ResultadosLa vías empleadas para la obtención de matrices de sílica se basan en (i) lacombinación 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 deinducir la gelificación de sílica, (iv) geles compuestos con inclusión de NPsfotoprotectoras de CeO2. También se presentan resultados para encapsulación enmatrices 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 4semanas. La caracterización de las matrices se realizó por SEM y adsorción/desorciónde nitrógeno a 77K de los correspondientes aerogeles. El transporte a través de losgeles húmedos se evaluó empleando sondas de diferentes tamaños y cargas: Nps deoro, colorantes iónicos y neutros. Las propiedades mecánicas se determinaron con unanalizador de textura, comprimiendo una muestra cilíndrica a velocidad constante, y lacalidad óptica se evaluó a partir de la atenuación de la luz en el visible.ConclusionesPor encapsulación directa muestran que se puede mejorar la calidad óptica y laestabilidad de matrices basadas en silicato de sodio y nanopartículas de sílica(LUDOX) agregando osmoprotectores que actúan a nivel celular, ya sea evitando ladesnaturalización de proteínas (glycine betaine), o contrarrestando el flujo de aguahacia el exterior de la célula (glicerol).La encapsulación en dos pasos provee una ruta que protege a los microorganismos delos productos secundarios y/o cationes citotóxicos, posibilitando el empleo decondiciones más drásticas.La encapsulación de algas fotosintéticas en matrices de sílica que incluyen NPs deCeO2 provee de MABs que pueden operar exitosamente en condiciones de altairradiación UV debido a un doble efecto del CeO2: absorción de luz por debajo de los300 nm e inhibición del estrés oxidativo por la química redox superficial del par Ce3+-Ce4+.