Preparación de un Adhesivo Sensible a la Presión (PSA) con la Incorporación de Nanopartículas de ZnO. Estudio de sus Propiedades Fisicoquímicas y Antimicrobianas / Preparation of a Pressure Sensitive Adhesive (PSA) with the ZnO Nanoparticles Incorporation. Study of its Physicochemical and Antimicrobial Properties

Resumen Se describe el proceso para obtener un adhesivo sensible a la presión (PSA). Este PSA está formado por un copolímero de acrilato de 2-etilhexil (2-EHA) / metacrilato de metilo (MMA) en una relación 80:20 que se polimerizó mediante una técnica de polimerización en emulsión. Se añadieron nanopartículas de óxido de zinc (NPZnO) a este copolímero, que se sintetizaron previamente y se modificaron superficialmente con 3-aminopropil-3-toxisilano (APTES) y dimetilsulfóxido (DMSO) para mejorar su dispersión en la matriz de copolímero. Los nanocompuestos obtenidos se caracterizaron por espectroscopía infrarroja (FTIR), calorimetría diferencial de barrido (DSC) y pruebas de adhesión al delaminado. Además, se determinó la actividad antimicrobiana contra S. aureus y S. pyogenes, así como la citotoxicidad en células humanas (HeLa). Los resultados demostraron que la adición de las nanopartículas de NPZnO al copolímero incrementa la temperatura de transición vítrea (Tg) así como las propiedades antimicrobianas del adhesivo mejorando a su vez su adhesión superficial. Con respecto al comportamiento adhesivo, el PSA con NPZnO sin modificar mostró una mayor resistencia al delaminado, esto quiere decir que las nanopartículas incrementan la fuerza cohesiva y proporcionan resistencia a temperaturas elevadas, lo cual sería beneficioso a su aplicación final. Finalmente, los resultados de citotoxicidad mostraron que la incorporación de NPZnO al PSA disminuye la viabilidad celular, sin embargo no se considera tóxico acorde a la norma ISO 10993 test for in vitro cytotoxicity.

Abstract The process for obtaining a pressure sensitive adhesive (PSA) is described. This PSA is formed by an acrylate copolymer of 2-ethylhexyl (2-EHA) / methyl methacrylate (MMA) in an 80:20 ratio which was polymerized by emulsion polymerization technique. Zinc oxide nanoparticles (NPZnO) were added to this copolymer, which were previously synthesized, and surface modified with 3-aminopropyltretoxysilane (APTES) and dimethyl sulfoxide (DMSO) to improve its dispersion in the copolymer matrix. The obtained nanocomposites were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC) and T-peel adhesion tests. In addition, the antimicrobial activity against S. aureus and S. pyogenes as well as the cytotoxicity in human cells (HeLa) were determined. The results demonstrated that the ZnO nanoparticles incorporation enhanced the glass transition temperature (Tg) and the antimicrobial activity of PSA copolymer as well as its surface adhesion. It was confirmed that NPZnO modification with APTES increased its antimicrobial activity. Regarding adhesive behavior, PSA with unmodified NPZnO showed a greater peel resistance. This indicates that these nanoparticles enhances the cohesive force and induces a better high temperature performance, which is beneficial for the final application. Finally, cytotoxicity results showed that the incorporation of NPZnO to PSA decreases the cell viability, however this PSA is not toxic according to the standard ISO 10993 test for in vitro cytotoxicity.

Preparación y Caracterización de Nanocompositos Quitosano-Cobre con Actividad Antibacteriana para aplicaciones en Ingeniería de Tejidos / Preparation and characterization of Copper Chitosan Nanocomposites with Antibacterial Activity for Applications in Tissue Engineering

RESUMEN: El presente trabajo describe la preparación de nanocompositos formulados a partir de quitosano (QS)/nanopartículas de cobre (nCu) con características antibacterianas y aplicación potencial en ingeniería de tejidos. Para ello, se prepararon nanocompositos mediante mezclado en solución asistido con ultrasonido con el objetivo de incrementar la dispersión de la carga nanométrica en el biopolímero. El análisis de FTIR demostró que la presencia de nCu en la matriz de QS favorece la interacción del nCu con los grupos amino/hidroxilo de la molécula del QS. Se determinó mediante UV-Vis que los nanocompositos QS/nCu presentan absorción asociada con la presencia de nanopartículas y la posible liberación de iones Cu2+ en medio líquido. Mediante AFM se determinó que el QS hidratado forma una malla con microporos, que puede favorecer la penetración de bacterias en el nanocomposito y su interacción con las nCu. Finalmente, se determinó el efecto antibacteriano del material al contacto con la bacteria Staphylococcus aureus, en donde se presenta una actividad antibacteriana superior al 90% entre los 90 y 180 min de interacción. Dichos resultados sugieren que es posible obtener nanomateriales antibacterianos biocompatibles para su posible aplicación en ingeniería tisular.

ABSTRACT: The Present work describes the preparation of nanocomposites based on chitosan (QS)/copper nanoparticles (nCu) with antibacterial properties and potential application in tissue engineering. For this purpose, nanocomposites were prepared by solution blending with ultrasound assisted, aiming to increase the nanoparticles dispersion in the biopolymer. FTIR analyses demonstrates that nCu supported in QS increase their interaction of nanoparticles with amine/hydroxyl groups of QS molecule. UV-Vis analyses demonstrates that QS/nCu nanocomposites have an absorption signal associated with the presence of nanoparticles and the possible Cu2+ ions release in liquid media. AFM analyses shown that hydrated QS form a mesh with micro pores, improving the bacterial penetration and the direct contact with nCu. This behavior was corroborated by antibacterial assays, where QS/nCu nanocomposites shown an antibacterial activity higher than 90% between 90-180 minutes of interaction. Our results suggest that is possible to obtain combined antibacterial/biocompatible nanomaterials with potential application in tissue engineering.