Síntesis de materiales bactericidas basados en nanopartículas matálicas y biopolímeros para terapia periodontal odontológica

Abstract

Las propiedades antimicrobiales de nanopartículas metálicas tales como plata y cobre, están siendo exploradas en diferentes aplicaciones (ej. “Nanosilvers”). En este contexto existen potenciales usos odontológicos para estas propiedades (ej. “Control de Biofilm, enfermedad periodontal, periimplantitis, etc.). La enfermedad periodontal es una de las patologías infecciosas más prevalentes en la población. Las complicaciones causadas por la terapia antibiótica y el limitado control de los actuales sistemas antimicrobiales usados en la enfermedad periodontal, conlleva a la búsqueda de nuevas formas de tratamiento. Dentro de este escenario, la terapia localizada usando un sistema de nanopartículas metálicas con propiedades de liberación controlada, podría constituir una nueva alternativa para el manejo de la enfermedad periodontal. El objetivo de este trabajo fue preparar materiales nanocompositos a base de biopolímeros dopados con nanopartículas de plata (AgNP) y cobre (CuNP), y evaluar sus propiedades de inhibición de crecimiento bacteriano frente a un patógeno representativo de la enfermedad periodontal. Se sintetizaron nanopartículas (NPs) de plata (AgNPs) y cobre (CuNPs) puras (Ag 0 y Cu 0 ) utilizando reactivos biocompatibles como agentes reductores. Estas partículas se utilizaron para preparar materiales nanocompositos antibacterianos en la forma de gel es, esponjas y esferas usando los biopolímeros alginato y quitosano como matrices biodegradables. Las NPs se caracterizaron mediante espectrometría de absorción molecular (UV-Vis), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y difracción de rayosX

(DRX). La presencia de NPs en los biopolímeros se caracterizo mediante microscopía SEM acoplado a Energía Dispersiva de rayos-X (EDX) en modo de retrodispersión de electrones (back-scattering, BS). La actividad antimicrobiana de los materiales se evaluó frente a la bacteria Aggregatibacter actinomycetemcomitans (A.a) Las AgNPs y CuNPs sintetizadas presentaron un tamaño de partícula en el rango 15-25 nm. Su naturaleza nanométrica fue confirmada mediante la presencia del plasmón de resonancia superficial a 432 nm y 593 nm, respectivamente. La incorporación de las nanopartículas (NPs) en las 1

correspondientes matrices se logró en los geles, esponjas y esferas. En todos estos nanocompositos (biopolímeros con NPs) las AgNPs fueron estables en el tiempo, mientras que las CuNP presentaron variada estabilidad dependiendo del tipo de matriz. Los resultados de los ensayos de actividad antimicrobiana mostraron que todos los nanocompositos presentaron inhibición de crecimiento bacteriano frente a la bacteria A.a. Se encontró también, que la matriz controla la liberación de las NPs, regulando su acción y actividad. Entre las formas de matrices estudiadas, las esferas de biopolímero fueron las que, a diferencia de las esponjas y geles, permitieron un mayor control de la liberación de NPs y de la actividad antimicrobiana. Por otro lado, y en general, los nanocompositos cargados con CuNPs, presentaron mayor actividad que los cargados con AgNPs. Entre todos los sistemas estudiados los nanocompositos a base de quitosano presentaron mejor actividad, demostrando un efecto de potenciación entre las propiedades bactericidas intrínsecas del biopolímero y las presentadas por las nanopartículas metálicas. Se puede concluir que los sistemas de AgNPs y/o CuNPs/biopolímero presentan propiedades de inhibición bacteriana frente a la bacteria A.a. Por otra parte, la matriz del biopolímero regula la liberación y consecuentemente la actividad antimicrobiana en el tiempo. Estos resultados preliminares indican que estos sistemas podrían presentar potencial para aplicaciones en terapia periodontal localizada.