Desarrollan fibras electrohiladas con actividad biocida

El grupo Gestión integral del agua y procesos biotecnológicos de la Universidad de Alcalá (UAH) ha iniciado una línea de investigación que permitirá desarrollar nuevos materiales biocompatibles, superficies antibióticas para su aplicación en medicina, membranas resistentes al bioensuciamiento típico en procesos de filtración del agua y materiales para el envasado activo de alimentos. Se trata de la fabriación de membranas con nanofibras poliméricas y partículas metálicas con actividad antimicrobiana.

El electrohilado es la única técnica general capaz de producir nanofibras de materiales poliméricos. Son fibras alineadas o no tejidas cuyo diámetro puede ir desde las decenas a cientos de nanómetros, y que resultan particularmente adecuadas para materiales que requieran una elevada relación superficie-volumen y alta porosidad.

Además, la funcionalización química de las fibras y la posibilidad de crear materiales jerárquicos ofrece una versatilidad casi ilimitada que se ha aprovechado para crear fibras de gran resistencia mecánica o sistemas capaces de liberar de forma controlada ciertos productos químicos incluidos en la mezcla de hilado, entre otras muchas aplicaciones. Su nombre proviene del hecho de que los hilos se forman a partir de un polímero disuelto o fundido por la acción de un campo eléctrico creado a partir de una diferencia de tensión elevada.

“Para ello se utilizan diversos equipos industriales y de laboratorio que, en nuestro caso, nos hemos construido nosotros mismos”, explica Karina Boltes Espínola, una de las ingenieras químicas que componen el equipo de investigación responsable de este trabajo

El equipo de científicos, que está coordinado por Roberto Rosal, produce fibras electrohiladas con capacidad biocida mediante la incorporación de nanopartículas metálicas a diversos polímeros con preferencia a aquellos ambientalmente aceptables por provenir de fuentes renovables o ser fácilmente manipulables en agua, como poliácido láctico, acetato de celulosa y polivinilpirrolidona.

Estas fibras incorporan nano-partículas de metal, tanto en forma libre como soportada. “Lo que hacemos es agregar a la disolución polimérica otras sustancias con actividad biocida, incorporándolas directamente al polímero (de forma libre) o depositándolas previamente en una partícula inerte (de forma soportada)”.

Metales en matrices

Los resultados obtenidos muestran que los metales o sus partículas portadoras pueden incluirse con éxito en diversas matrices poliméricas. Los metales soportados dan lugar a una liberación más lenta y a un efecto biocida más prolongado en el tiempo que los nano-metales libres hasta ahora empleados en trabajos similares.

Las fibras preparadas con plata son particularmente eficaces contra la colonización bacteriana y la formación de bio-películas, pero se ha encontrado que las membranas aditivadas con cobre y cobalto también muestran un comportamiento biocida significativo. Esta acción antimicrobiana se mide como disminución de microorganismos adheridos a las fibras, aumento en las células no viables y un menor recuento de microorganismos viables.

La actividad biocida de las fibras preparadas se ha demostrado sobre diferentes microorganismos, entre los que destacan las bacterias P. putida, S. aureus y E. coli, la levadura S. cerevisiae y el hongo A. niger. Diversos detalles de la investigación se han publicado en la revista Polymer Reviews y el Journal of Hazardous Materials.