Síntesis verde de nanopartículas de plata y revisión sobre su potencial como componente de antisépticos de uso externo

Abstract

Las nanopartículas de plata se han impuesto por sobre otras nanopartículas metálicas como cobre y oro, debido a su alta estabilidad, facilidad de funcionalización y actividad antibacteriana excepcional. Existen en la actualidad múltiples aplicaciones de las nanopartículas de plata en la industria, donde se han incorporado principalmente en productos textiles, pinturas, aparatos e insumos médicos y envases de alimentos, con el objetivo de generar materiales con capacidad antibacteriana para prevenir contaminaciones por microorganismos patógenos para el ser humano. El rápido avance de la nanotecnología y su aplicación en variados productos ha suscitado una preocupación generalizada por la seguridad en su uso. Surgiendo con ello una serie de estudios orientados a determinar parámetros farmacocinéticos y potenciales efectos nocivos asociados a la exposición a nanomateriales. Ante estas inquietudes, la síntesis verde se presenta como una alternativa viable para preparación de nanopartículas de plata con alta biocompatibilidad y capacidad antibacteriana, que además de reducir la contaminación propia del proceso de síntesis de este nanomaterial, reducen su potencial toxicidad. El objetivo de la presente investigación fue aportar al conocimiento de nanopartículas de plata para su uso potencial en productos antimicrobianos de uso externo. Abarcando investigaciones existentes sobre sus efectos biológicos, y estableciendo un contexto sobre el mercado en el que se enmarca la producción y venta de productos con nanopartículas. Adicionalmente se estableció como objetivo específico preparar nanopartículas de plata por una ruta de síntesis verde de baja contaminación. Para la sección experimental, se obtuvo mediante extracción, antioxidantes desde la piel de tomate. Estos extractos fueron analizados por ensayo DPPH para determinar su capacidad antioxidante, y finalmente, aquellas muestras con mejor capacidad antioxidante fueron utilizadas como agente reductor para sintetizar nanopartículas de plata a temperatura ambiente. Las nanopartículas obtenidas fueron caracterizadas mediante espectrofotometría UV- visible (UV-Vis) y dispersión dinámica de la luz (DLS). Los resultados revelaron que todas las muestras de extracto de piel de tomate exhibieron más de 50% de capacidad neutralizante en el ensayo DPPH. Las muestras con mayor actividad antioxidante se utilizaron para la síntesis de nanopartículas. Durante la preparación de nanopartículas un cambio de coloración a amarillo turbio fue observado, asociado a la formación de nanopartículas de plata. La caracterización del producto obtenido por DLS indicó la presencia de nanopartículas con diámetros hidrodinámicos cercanos a los 200 nm, y con un potencial zeta cercano a los -40 mV. En tanto que el análisis por UV-Vis reveló un plasmón cercano a los 290 nm. La revisión de literatura orientada a investigar sobre la exposición a nanopartículas de plata, demuestran la importancia de parámetros como diámetro, recubrimiento y dosis, sobre los efectos generados a nivel celular y sistémico. Se observan comúnmente como órganos blanco para acumulación de nanopartículas a pulmones, hígado, bazo y riñones. Se han demostrado altas tasas de depuración (entre 70 y 90%) de las dosis de nanopartículas de plata administradas, y en ningún caso la exposición a nanopartículas induce enfermedades o muerte de los individuos. Los resultados apoyan el uso de nanopartículas de plata en productos antibacterianos de uso externo, y la síntesis verde con extracto de piel de tomate como ruta para la obtención de nanopartículas.

Silver nanoparticles predominate over other metallic nanoparticles such as copper and gold, due to their high stability, easy functionalization and exceptional antibacterial activity. There are currently multiple applications of silver nanoparticles in industry, where they have been incorporated mainly in textile products, paints, medical supplies and devices and in food packaging, with the aim of generating materials with antibacterial capacity to prevent contamination by microorganisms that are pathogenic for humans. The rapid advance of nanotechnology and its application in a variety of products has given rise to widespread concern about the safety of its use. Because of this, series of studies aimed at determining pharmacokinetic parameters and potential harmful effects associated with exposure to nanomaterials have emerged. In view of these concerns, green synthesis is presented as a viable alternative for the preparation of silver nanoparticles with high biocompatibility and antibacterial capacity, which, in addition to reducing the contamination inherent to the synthesis process of this nanomaterial, reduces its potential toxicity. The objective of this research was to contribute to the knowledge of silver nanoparticles for their potential use in antimicrobial products for external use. Covering existing research on their biological effects and establishing a context about the market in which the production and sale of products with nanoparticles is framed. Additionally, as a specific objective, silver nanoparticles were prepared by a low contamination green synthesis route. For the experimental section, antioxidants were obtained by extraction from tomato peel. These extracts were analyzed by DPPH assay to determine their antioxidant capacity, and finally, those samples with the best antioxidant capacity were used as reducing agent to synthesize silver nanoparticles at room temperature. The nanoparticles obtained were characterized by UV-visible spectroscopy (UV-Vis) and dynamic light scattering (DLS). The results revealed that all tomato peel extract samples exhibited more than 50% neutralizing capacity in the DPPH assay. The samples with the highest antioxidant activity were used for nanoparticle synthesis. During the preparation of nanoparticles, a coloration change to cloudy metallic yellow was observed, associated with the formation of silver nanoparticles. The characterization of the product obtained by DLS indicated the presence of nanoparticles with hydrodynamic diameters close to 200 nm, and with a zeta potential close to -40 mV. The UV-Vis analysis revealed a plasmon near 290 nm. The review of literature oriented to investigate the exposure to silver nanoparticles shows the importance of parameters such as diameter, coating, and dose on the effects generated at cellular and systemic level. Lungs, liver, spleen, and kidneys are commonly observed as target organs for nanoparticle accumulation. High clearance rates (between 70 and 90%) of the doses of silver nanoparticles administered have been demonstrated, and in no case does exposure to nanoparticles induce disease or death in individuals. The results support the use of silver nanoparticles in antibacterial products for external use, and green synthesis with tomato peel extract as a route to obtain nanoparticles.