Recubrimientos con compuestos naturales nanoencapsulados con actividad alguicida

MARIANA REVUELTA; SILVIA RASTELLI; SANDRA GÓMEZ DE SARAVIA; J. BENGOA; MARISA VIERA

La Plata

Jornada; Jornada sobre Tecnología de Recubrimientos; 2021

CIDEPINT (CIC-ONICET-UNLP)

El biodeterioro es un fenómeno complejo que implica alteraciones de las propiedades físico-químicas y mecánicas de los materiales por acción de organismos vivos causando, además, modificaciones del aspecto estético. En este sentido, ha cobrado mayor importancia el uso de pinturas y recubrimientos que incorporan en su formulación ?biocidas verdes?, compuestos de origen natural y de baja toxicidad, que ofrecen una alternativa a los biocidas sintetizados químicamente[1]. Estos compuestos son generalmente volátiles, sensibles al oxígeno, luz, humedad y calor, características que podrían perjudicar su aplicabilidad. La tecnología de recubrimiento basada en la incorporación de micro-nano contenedores ha surgido como una estrategia en el avance de materiales funcionales. La encapsulación protege al biocida de la degradación y permite el control adecuado del proceso de liberación, prolongando así la duración del efecto biocida. Las nanopartículas mesoporosas (MCM-41) pertenecen a la familia de los silicatos y poseen excepcionales propiedades físico-químicas como resistencia mecánica, estabilidad química y biocompatibilidad, ideales para los procesos de absorción de moléculas bioactivas. El objetivo de este trabajo fue evaluar las MCM-41 como soportes de compuestos naturales de origen vegetal para el desarrollo de pinturas alguicidas de base acuosa. Los compuestos utilizados fueron aceite esencial de ajedrea (Satureja montana) y carvacrol puro. El carvacrol es un compuesto fenólico mayoritario en varios aceites esenciales, principalmente del orégano, tomillo y ajedrea con propiedades antimicrobianas conocidas[2]. Las MCM-41 se sintetizaron mediante la técnica de Liu et al. (2003)[3], usando ligandos de silicatos como precursores inorgánicos hidrolíticos y tensioactivos como especies porógenas. La carga de los compuestos naturales en MCM-41 se realizó por impregnación y posterior adsorción de vapor en un vial herméticamente cerrado incubado a 40 ºC durante 24 h. Se formuló y preparó una pintura de base acuosa. Una porción se mantuvo sin nanopartículas ni compuestos naturales (Blanco), en otra se agregaron las nanopartículas sin impregnar al 2% p/p (Control-MCM), en otras 2 porciones se agregaron por separado los biocidas libres al 2% p/p (AJ-Libre y CARV-Libre) y finalmente en 2 porciones se incorporaron, al 2% p/p, nanopartículas impregnadas con ajedrea o carvacrol (AJ-MCM y CARV-MCM, respectivamente). Todas las pinturas se aplicaron sobre papeles de filtro de 28 x 28 mm, se secaron a temperatura ambiente durante 15 días (curado) y luego se esterilizaron con luz UV (30 min. de cada lado). Cada papel se inoculó con una suspensión del alga Scenedesmus vacuolatus en forma de spray (≈ 9,6 105 algas.ml-1), colocándose 3 papeles de cada pintura en placas de Petri con agar BG11 y se incubaron a 25 ºC y fotoperíodo de 16h/8h (luz/oscuridad) durante 30 días. El ensayo de bioresistencia de la película seca se realizó por duplicado. Al finalizar el ensayo, el crecimiento algal sobre los papeles pintados se evaluó según la especificación estándar ASTM D5589[4]. El valor de la calificación está asociado con el porcentaje de cobertura del crecimiento sobre la superficie. Además, se realizaron observaciones mediante microscopía electrónica de barrido (MEB) y microscopía de epifluorescencia (MEp).Como fue de esperar, sobre la pintura ?Blanco? se observó un crecimiento algal elevado. Por su parte, la pintura ?control-MCM? mostró un crecimiento bajo, lo que podría indicar un posible efecto inhibidor intrínseco de las nanopartículas mesoporosas. Por otro lado, las pinturas CARV-Libre y AJ-Libre presentaron trazas y crecimiento moderado, respectivamente. Esto manifiesta la capacidad alguicida de ambos aditivos naturales frente a S. vacuolatus. Asimismo, en ambos casos, se observó un mayor efecto inhibidor cuando estos compuestos se incorporaron absorbidos en las MCM, confirmando la capacidad protectora del contenedor sobre la sustancia bioactiva. Es de destacar que tanto libre como encapsulado, el carvacrol tuvo un mejor desempeño alguicida que la ajedrea. Este estudio demuestra que las nanopartículas de sílice mesoporosa cargadas con carvacrol podrían ser una alternativa eficiente para ser incorporadas en recubrimientos con propiedades alguicidas.