Obtención “Verde” de Nanomateriales Poliméricos a Base de Poliacrilato / Nanoestructuras de Carbono Modificadas con Aplicaciones Microbianas

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QFB. Héctor Enrique Covarrubias Velázquez

Resumen
El objetivo del presente proyecto de tesis fue llevar a cabo la modificación superficial de nanotubos de carbono de pared múltiple (NTCPM) y grafeno con moléculas orgánicas del tipo naftoquinona (NF) tomando como recurso una de las metodologías verdes más prometedora en los últimos años, la cual es el ultrasonido (US). Por una parte, para mejorar las propiedades de dispersión de los NTCPM en una matriz polimérica y proporcionar las propiedades benéficas de los NTCPM y grafeno modificados a compositos polímero-NTCPM y polímero-grafeno. Además de tomar en cuenta la determinación de la toxicidad de NTCPM y grafeno que son ampliamente estudiadas en la actualidad. La modificación con moléculas orgánicas específicamente del tipo NF puede ayudar a mejorar la característica de toxicidad de los NTCPM y grafeno y trasmitir características biológicas a estos alótropos de carbono, aunque la razón del efecto aun no haya sido aclarada. En este trabajo la modificación de NTCPM y grafeno se realizó bajo los efectos que proporciona el US tomando como referencia tiempos de reacción de 30, 60 y 120 minutos, utilizando moléculas como 1,4-naftoquinona (1,4-NF), 2-hidroxi-1,4-naftoquinona (2-OH-1,4NF) y 2,3-dicloro-1,4-naftoquinona (2,3-Cl-1,4-NF). Para corroborar la modificación se realizaron ensayos de pruebas de dispersión, ángulos de contacto, espectroscopia FT-IR (ATR) y Microscopia óptica, tomando en cuenta los tres sustratos utilizados la 1,4-NF, mostró ser el sustrato en cuanto a tiempo de reacción que logró modificar más rápido los nanomateriales con un tiempo de solo 30 min. Además, en ninguno de los casos se observaron efectos perjudiciales sobre la viabilidad celular de líneas celulares como VERO y 3T3. En lo que respecta a las pruebas biológicas, como halo de inhibición y dispersiones bacterianas corroboraron que los NTCPM modificados con NF muestran propiedades antibacterianas en bacterias Gram (+) como S. Aureus, lo que asegura en primera instancia que la modificación se realizó con éxito y por otra parte que las propiedades antibacterianas de las NF pueden ser
transferidas por los nanomateriales de matriz polimérica. Posterior a la modificación se realizaron polimerizaciones radicálicas convencionales entre Polimetilmetacrilato (PMMA) y las nanoestructuras de carbono modificadas obteniendo así el composito, las caracterizaciones fisicoquímicas realizadas fueron espectroscopia FT-IR (ATR), espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS) y determinación de pesos moleculares por cromatografía en permeación en gel (GPC), así como todo el estudio cinético obteniendo en los procesos de termopolimerización % de conversión finales, 99.46 para polimerizaciones de MMA, 98.94 para MMA-NTCPM y 97.90 para MMA-grafeno, con comportamientos similares en las polimerizaciones con y sin refuerzo de alótropos del carbono, la polimerización empieza a tener rendimientos altos después de las 80 horas a 90 °C. Para polimerizaciones con peróxido de benzoilo (BPO) como iniciador entre MAA-NTCPM sin modificar y modificados mediante US con moléculas NF y MMA-grafeno sin modificar y modificados mediante US con moléculas NF, las polimerizaciones presentaron altas velocidades de polimerización con porcentajes de conversión directamente proporcionales a diferentes tiempo: 5, 15, 22, 30, 60 y 120 min como tiempos de reacción, mostrando los mayores % de conversión para PMMA-NTCPM y PMMA-grafeno modificados son 98.40 y 98.94 respectivamente. Mediante GPC se obtuvieronr Mw de PMMA alto de 165,865 típico de un proceso radicálico, presentando un índice de polidispersidad (IPD) de 1.8. Los cromatogramas mostraron una distribución unimodal con un pico puntual para todas las polimerizaciones de PMMA-NTCPM modificados, obteniendo Mw que van desde 174,104 hasta 368,421, respecto a los IPD´s se lograron obtener en el orden de 1.76 hasta 3. Al igual que en los alótropos modificados en ninguno de los casos se observaron efectos perjudiciales sobre la viabilidad celular de líneas celulares como VERO y 3T3 de compositos de matriz polimérica, ensayos en dispersiones bacterianas y películas corroboraron que las características antibacterianas provenientes de las NF se mantienen en estos compositos en bacterias Gram (+).

Obtención “Verde” de nanomateriales poliméricos a base de poliacrilato/ nanoestructuras de carbono modificadas con aplicaciones microbianas

 


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