Síntesis de suspensiones de nanopartículas de cobre y quitosano, y evaluación de sus propiedades antimicrobianas frente a Streptococcus mutans

Abstract

INTRODUCCIÓN: En el biofilm dental se encuentran diversas bacterias, de las cuales Streptococcus mutans (S. mutans) es considerada como una de las de mayor potencial cariogénico. Existen diversos métodos para el control del biofilm, entre los que se encuentran los métodos químicos. Estos métodos se basan en el uso de sustancias antisépticas y/o antibióticas que son utilizados como colutorios orales y que permiten disminuir o retardar la formación de la placa bacteriana. En la actualidad no existe un agente químico antimicrobiano ideal. Es por esto que constantemente se están realizando cambios a los agentes terapéuticos actualmente conocidos, ya sea mejorando sus propiedades antimicrobianas, sus propiedades de adhesión (sustantividad) o disminuyendo sus efectos adversos. Es aquí donde la Nanotecnología y el desarrollo de nanomateriales han adquirido especial importancia debido a la posibilidad de sintetizar materiales con propiedades antimicrobianas. Es sabido que nanopartículas de quitosano (QuitNP) y nanopartículas de cobre (CuNP) presentan propiedades antimicrobianas frente a diversas bacterias, tanto Gram negativas como Gram positivas. Sin embargo no se ha probado la efectividad de las CuNP sobre S. mutans. Por otra parte estudios demuestran que nanopartículas metálicas, como el cobre, soportadas en una matriz de quitosano, presentarían mejoras en sus propiedades de adhesión. El objetivo de este trabajo de tesis es la síntesis de nanopatículas de cobre y quitosano, y evaluar sus propiedades antimicrobianas frente a S. mutans.

MATERIAL Y METODOS: Se sintetizaron CuNP c/a utilizando almidón como agente reductor y estabilizante, CuNP s/a sin utilizar almidón, QuitNP y una nanopartícula hibrida (CuNP/QuitNP). Para esto se usaron reactivos biocompatibles, que permitieron la reducción a nanopartículas metálicas, y la gelificación iónica de nanopartículas poliméricas. Las muestras fueron caracterizadas mediante espectrofotometría de absorción molecular, microscopia electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (DRX), espectroscopia infrarroja de reflectancia total atenuada (FTIR-ART) y análisis termogravimétricos

(TGA). Se realizaron ensayos de actividad bactericida, para lo cual se determinó la concentración inhibitoria mínima (CIM) utilizando el método de incubación de medio de cultivo líquido, y la concentración bactericida mínima (CBM) realizando el recuento de unidades formadoras de colonias (UFC) en placas de agar BHI, para las nanopartículas sintetizadas. Además se realizaron pruebas de actividad bactericida sobre un biofilm formado en superficies dentarias. Para esto se utilizaron fragmentos de terceros molares, con un biofilm formado, los que fueron tratados con distintas soluciones antimicrobianas y suspensiones de nanopartículas.

RESULTADOS: Utilizando el concepto de “química verde”, se sintetizaron y caracterizaron las partículas de carácter nanométrico; CuNP c/a, QuitNP y CuNP/QuitNP. Por otro lado, las partículas CuNP s/a presentaron dimensiones micrométricas. En los ensayos de actividad bactericida, las CuNP c/a fueron las que presentaron la menor CIM (20 µg/ml) y CBM (30 µg/ml) en comparación a las otras suspensiones. En los ensayos sobre un biofilm formado sobre una superficie dentaria, aquellas nanopartículas que tenían quitosano como parte de su composición fueron las que presentaron mejores resultados, siendo la nanopartícula hibrida (CuNP/QuitNP), que al probarla frente a S. mutans, se obtuvo el menor recuento de UFC.

CONCLUSIÓN: El método estudiado en este trabajo, utilizando reactivos biocompatibles permitió la formación de nanopartículas de cobre y quitosano de manera satisfactoria y con características compatibles para futuros estudios en control de biofilm. La incorporación de CuNP c/a durante el proceso de formación de las QuitNP, permitió la síntesis de una nanopartícula hibrida cobre-quitosano (CuNP/QuitNP). Tanto las nanopartículas de cobre, de quitosano y sus combinaciones presentaron actividad antimicrobiana frente al patógeno Streptococcus mutans. Por otra parte, todas las suspensiones de nanopartículas presentaron un efecto antibacteriano al tratar un biofilm de S. mutans previamente formado sobre una superficie dental.