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Título: Evaluación del efecto antimicrobial de amplio espectro de los nanocompósitos magnéticos a base de óxido de grafeno y nanotubos de carbono de pared múltiple basados en la acción bimodal fotodinámico/fototérmico.
Autor: Cuadrado Pumalema, Coralía Fabiola
Palabras clave: MECÁNICA
NANOMATERIALES ANTIMICROBIANOS
FOTOINACTIVACIÓ
HIDROGEL
NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS
EFECTO FOTODINÁMICO
EFECTO FOTOTÉRMICO
Fecha de publicación: jul-2023
Editorial: Quito : EPN, 2023.
Citación: Cuadrado Pumalema, C.F. (2023). Evaluación del efecto antimicrobial de amplio espectro de los nanocompósitos magnéticos a base de óxido de grafeno y nanotubos de carbono de pared múltiple basados en la acción bimodal fotodinámico/fototérmico. 106 páginas. Quito : EPN.
Resumen: Throughout history, microbial diseases caused by microorganisms such as bacteria, viruses, fungi, and protozoa, have had a significant impact on humanity, causing millions of deaths and affecting entire communities. For this reason, in recent years there has been a great interest in the development of antimicrobial nanocomposites that can combat this threat. In the present research, magnetic nanocomposites based on multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and graphene oxide (GO) were obtained. These magnetic nanocomposites were synthesized in three steps: first, the coprecipitation synthesis of magnetic nanoparticles in graphene oxide and magnetic nanoparticles in multi-walled carbon nanotubes, obtaining the first two nanocomposites MNPs-GO and MNPs-MWCNTs, respectively; second, functionalization with the photosensitizer Menthol-Zinc Phthalocyanine (ZnMintPc); and finally, the magnetic nanocomposites MNPs-GO and MNPs-MWCNTs carrying ZnMintPc (MNPs-MWCNTs-ZnMintPc and MNPs-GO-ZnMintPc) were dispersed in the biocompatible hydrogel poly(N-vinyl caprolactam-co-poly(ethylene glycol) diacrylate) poly(VCL-co-PEGDA) abbreviated as VCL/PEGDA, thus obtaining the third and fourth magnetic nanocomposite: VCL/PEGDA-MNPs-GO-ZnMintPc and VCL/PEGDA-MNPs-MWCNTs-ZnMintPc. This study addressed the optical, morphological, magnetic, and photophysical properties of nanocomposites. The in vitro antimicrobial effect of the four magnetic nanocomposites obtained on the bacteria Escherichia coli (E. coli), Staphylococcus aureus (S. aureus) and the yeast Candida albicans (C. albicans) was evaluated based on the photodynamic/photothermal effect (PTT/PDT) applying a wavelength of 630 nm and a light dose of 65.5 mW·cm−2. The results obtained in the study of the antimicrobial effect showed that the colonies of C. albicans were completely eliminated by the MNPs-GO (MNP=93,3 μg·mL-1, GO=3.47 μg·mL-1) and MNPs-MWCNTs (MNP=93,3 μg·mL-1, MWCNT=3.47 μg·mL-1) nanocomposites based on the bimodal PTT/PDT strategy. Additionally, by the PDT strategy, the E. coli and S. aureus colonies were completely eliminated by the nanocomposite VCL/PEGDA-MNPs-GO-ZnMintPc (MNP=93,3 μg·mL -1, ZnMintPc=8,1 μM, GO=3.47 μg·mL -1), while the three microorganisms were completely eliminated by the nanocomposite VCL/PEGDA-MNPs-MWCNTs-ZnMintPc (MNP=93,3 μg·mL -1, ZnMintPc=8,1 μM MWCNT=3.47 μg·mL -1), therefore, this last magnetic nanocomposite is considered a broad-spectrum antimicrobial agent for PDT.
Descripción: A lo largo de la historia, las enfermedades microbianas causadas por microorganismos como bacterias, virus, hongos y protozoos, han tenido un impacto significativo en la humanidad, causando millones de muertes y afectando a comunidades enteras. Por esta razón, durante los últimos años se ha generado un gran interés en el desarrollo de nanocompuestos con capacidad antimicrobiana que permitan combatir esta amenaza. En la presente investigación se obtuvo nanocompósitos magnéticos basados en nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) y óxido de grafeno (GO). Estos nanocompósitos magnéticos se sintetizaron en tres pasos: primero, la síntesis por coprecipitación de nanopartículas magnéticas en óxido de grafeno y nanopartículas magnéticas en nanotubos de carbono de pared múltiple, obteniendo los dos primeros nanocompósitos MNPs-GO y MNPs-MWCNTs, respectivamente; segundo, la funcionalización con el fotosensibilizante Mentol-Ftalocianina de Zinc (ZnMintPc); y por último, los nanocompósitos magnéticos MNPs-GO y MNPs-MWCNTs portadores de ZnMintPc (MNPs-MWCNTs-ZnMintPc y MNPs-GO-ZnMintPc) se disperasaron en el hidrogel biocompatible poli(N-vinil caprolactama-co-poli(etilenglicol)diacrilato) poli(VCL-co-PEGDA) abreviado como VCL/PEGDA, obteniendo así el tercer y cuarto nanocompósito magnético: VCL/PEGDA-MNPs-GO-ZnMintPc y VCL/PEGDA-MNPs-MWCNTs-ZnMintPc. Este estudio abordó las propiedades ópticas, morfológicas, magnéticas y fotofísicas de los nanocompuestos. Se evaluó el efecto antimicrobiano in vitro de los cuatro nanocompósitos magnéticos en las bacterias Escherichia coli (E. coli), Staphylococcus aureus (S. aureus) y la levadura Candida albicans (C. albicans) en base en el efecto fotodinámico/fototérmico (PTT/PDT) aplicando una longitud de onda de 630 nm y una dosis de luz de 65.5 mW·cm−2. Los resultados obtenidos en el estudio del efecto antimicrobiano mostraron que las colonias de C. albicans fueron totalmente eliminadas por los nanocompósitos MNPs-GO (MNP=93,3 μg·mL-1, GO=3.47 μg·mL-1) y MNPs-MWCNTs (MNP=93,3 μg·mL-1, MWCNT=3.47 μg·mL-1) basándose en la estrategia bimodal PTT/PDT. Adicionalmente, por estrategia PDT, las colonias de E. coli y S. aureus fueron completamente eliminadas por el nanocompósito VCL/PEGDA-MNPs-GO-ZnMintPc (MNP=93,3 μg·mL-1, ZnMintPc=8,1 μM, GO=3,47 μg·mL-1), mientras que los tres microorganismos fueron completamente eliminados por el nanocompósito VCL/PEGDA-MNPs-MWCNTs-ZnMintPc (MNP=93,3 μg·mL-1, ZnMintPc=8,1 μM, MWCNT=3,47 μg·mL-1), por lo cual, este último nanocompósito magnético se considera un agente antimicrobiano de amplio espectro para PDT.
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24739
Tipo: masterThesis
Aparece en las colecciones:Tesis Maestría en Materiales, diseño y producción (FC)

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