Científicos del Campus Mérida, del Centro de Investigación y Estudios Avanzados (Cinvestav), desarrollaron un conjunto de 18 prototipos de tejidos multifuncionales que pueden servir para el cuidado de la salud o para confección de prendas aptas para climas extremos. Estos nuevos materiales están constituidos, esencialmente, de algodón recubierto con nanopartículas de plata. Gracias a su estructura pueden funcionar como una barrera de protección ante bacterias y ser capaces de disipar o conservar el calor.
La principal responsable del proyecto es la investigadora Lilián Pérez Delgado, quien desarrolló esta innovación como parte del programa de Doctorado en Ciencias con especialidad en fisicoquímica de Cinvestav. La doctora Pérez Delgado trabajó bajo la dirección del doctor Geonel Rodríguez Gattorno, investigador del Departamento de Física Aplicada del Cinvestav Mérida.
Beneficios múltiples
La plata tiene excelentes propiedades bactericidas y de transferencia del calor a la vez que sirve de sistema modelo referencial para dotar de diversos atributos a los materiales a los cuales es añadido.
El algodón es el cultivo no alimentario más importante en el mundo, entre los principales usos que se le da a su fibra está la producción de textiles; ya sea en forma de hilo o tela. Recientemente, esta planta también ha cobrado interés para el desarrollo de materiales capaces de regular el calor, proteger contra bacterias o la radiación ultravioleta, entre otras aplicaciones.
De acuerdo con el doctor Rodríguez Gattorno, uno de los enfoques actuales en la fabricación de materiales con propiedades funcionales o inteligentes, es el uso de fibras naturales y sintéticas en combinación con nanopartículas de un metal.
A partir de este planteamiento, Lilián Pérez Delgado, bajo la dirección de Geonel Rodríguez y en colaboración con otros investigadores e investigadoras, publicaron un estudio mostrando el desarrollo de los 18 tejidos de algodón recubiertos con nanopartículas de plata para obtener materiales multifuncionales que puedan funcionar como una barrera de protección ante bacterias y sean capaces de disipar o conservar el calor.
Dado que factores como el tiempo de reacción, la temperatura y la concentración de diversas sustancias utilizadas en la generación de los llamados materiales inteligentes tienen un efecto en sus propiedades, no solo evaluaron las características de los tejidos, también las correlacionaron con el procedimiento de elaboración.
“Decidimos enfocarnos en los parámetros de preparación que pueden potenciar de forma combinada la transferencia de calor y el efecto bactericida. Esto porque definir las condiciones más adecuadas para la síntesis de los materiales compuestos de algodón y nanopartículas metálicas podría tener implicaciones en el desarrollo de telas útiles en el sector de la salud o en el ámbito deportivo, por mencionar algunos”, dijo Rodríguez Gattorno.
Otro aspecto identificado por el grupo de investigación es que cuando la temperatura y el tiempo de reacción incrementaron, tanto la cobertura como la aglomeración de las nanopartículas de plata sobre el tejido de algodón también lo hicieron.
Sin embargo, al aumentar la concentración del surfactante (sustancia que permite el depósito de las nanopartículas sobre una superficie) la dispersión de las nanopartículas de plata fue mejor, siendo esta la condición óptima si se busca potenciar el efecto bactericida y de transferencia de calor.
Para el desarrollo de los materiales fue diseñado y fabricado un dispositivo de síntesis múltiple, el cual contempló temperaturas de 100, 130 y 160 grados Celsius, tres concentraciones del surfactante (polivinil-polibidiona) y diferentes tiempos (60 y 30 minutos), lo que posibilitó la obtención simultanea de 18 tejidos distintos.
Después se evaluó la transferencia de calor, la respuesta contra poblaciones bacterianas de ambientes marinos naturales de la península de Yucatán (cenote, pantano y playa) y cultivos bacterianos de referencia, en este caso Escherichia coli y Staphylococcus aureus; los datos fueron vinculados con los parámetros de síntesis de cada tejido evaluado, a fin de determinar las condiciones más adecuadas para potenciar la transferencia de calor y el efecto bactericida.Lee también
Es de destacar que los materiales mostraron propiedades bactericidas, pero la eliminación más significativa ocurrió con las bacterias del grupo Gram-negativas, varias de ellas presentes en ecosistemas costeros y potencialmente patógenas.
En el trabajo participaron varios grupos de investigación de los departamentos de Física Aplicada y de Recursos del Mar, ambos del Cinvestav Mérida; así como del Instituto Tecnológico de esa ciudad.
Nuevos materiales potenciarán industrias en el futuro
Las telas que se desarrollan actualmente como materiales inteligentes tendrán potencial en el desarrollo de ropa para el personal médico, a fin de evitar el riesgo de contaminación o infección con alguna bacteria; así como en prendas de uso deportivo capaces de modular el calor. La principal conclusión del estudio, publicado en la revista Nanomaterials, es que, para lograr efectividad combinada en términos de transferencia de calor y actividad bactericida, sin emplear gran cantidad del metal, las nanopartículas deben estar lo más dispersas posible sobre el tejido de algodón a distancias promedio entre partículas del orden de la longitud de onda de luz visible.
