Evaluación fitoquímica y microbiológica de extractos naturales y su incorporación en nanopartículas poliméricas para su aplicación odontológica

La caries dental es la principal enfermedad oral que padece la población a nivel mundial. Su prevención se basa en educación sobre higiene oral, además del uso complementario de agentes antimicrobianos. Entre las alternativas de prevención una área prometedora incluye el empleo de extractos de plantas como agentes antimicrobianos incorporados en nanopartículas poliméricas (NP), las cuales, puedan funcionar como vehículos de liberación de extractos, mejorando el desempeño de estos agentes activos naturales. El objetivo de este trabajo fue obtener extractos de plantas de Ocimum basilicum (Albahaca) Calendula officinalis (Cálendula) y aceites esenciales de Syzigium aromaticum (Clavo) y Thymus vulgaris (Tomillo). Se realizó su caracterización fitoquímica y se evaluó su actividad antimicrobiana mediante dilución en tubo contra células plantónicas de Streptococcus gordonii, Streptococcus mutans y Candida albicans (ATCC), determinando la concentración mínima inhibitoria (CMI). El extracto con mayor actividad fue incorporado en NP mediante el método de nanoprecipitación (NP) y las nanopartículas se caracterizaron en base a su tamaño e índice de polidispersidad por espectroscopia de relación fotónica; el porcentaje y la eficiencia de encapsulación y mecanismo de liberación del eugenol contenido en el aceite encapsulado, se realizó mediante cromatografía de gases acoplado a espectrometría de masas (GSMC). En la presente investigación, se determinó que el aceite esencial de clavo mostró la mayor actividad antimicrobiana con respecto a los demás extractos evaluados. Por medio de GSMC se identificó al eugenol como el componente principal del aceite esencial obtenido por hidrodestilación. Se obtuvieron NP esféricas con tamaño alrededor de 157 nm, el porcentaje y la eficiencia de encapsulación de eugenol presente en el aceite encapsulado fue de 73.16 % y 47 % respectivamente; además de mostrar una liberación in vitro de eugenol del 50 % a las 24 horas. Finalmente, la CMI del aceite de clavo sin encapsular e incorporado en NP, correspondió a 125 y 75 μg/mL respectivamente. En base a los resultados obtenidos, es factible incorporar extractos vegetales en NP para su liberación sostenida, siendo una terapia antimicrobiana prometedora dentro del área odontológica.

Actividad bactericida, antifúngica y antiviral de nanopartículas de bismuto contra patógenos orales

De acuerdo con un anuncio publicado por el NIH (National Institute of Health, EUA), los biofilms o biocapas son un problema de salud pública muy importante en el área médica, ya que representan más del 80% de las infecciones microbianas en el cuerpo humano. Los tratamientos antimicrobianos estándar, típicamente fallan para erradicarlos. Por tanto, existe una creciente necesidad de desarrollo de nuevos fármacos con nuevas y mejores capacidades que puedan controlar a los biofilms. Hoy en día, la nanoterapeútica ofrece opciones innovadoras para controlar enfermedades infecciosas incluyendo la cavidad oral, contrarrestando el crecimiento de microorganismos patógenos tales como, Streptococcus mutans, Candida albicans y herpesvirus. En el área médica, algunos derivados del bismuto, como el subsalicilato, han sido empleados en el área médica para contrarrestar el vómito, náuseas, diarrea y dolor de estómago. En esta investigación determinamos la actividad antimicrobiana de nanopartículas de bismuto (BiNPs) contra patógenos orales. La actividad antibacteriana y antifúngica lo evaluamos por el ensayo de MTT y microscopía de fluorescencia. Demostramos que las BiNPs inhibieron el crecimiento de Streptococcus mutans con un 69% de efectividad así mismo obtuvimos un 85% de inhibición con Candida albicans, además fueron capaces de inhibir la formación del biofilm de ambas cepas. Por otra parte, determinamos la actividad antiviral en un modelo de rotavirus mediante el ensayo de inmunoperoxidasa presentando 90% de control de infección con el tratamiento de BiNPs. Finalmente, se evaluó la posible citotoxicidad de BiNPs en células epiteliales de riñón de mono mediante microscopía de fluorescencia y no mostró evidencias de citotoxicidad a 24 horas de exposición.

Modificación de las propiedades de matrices cementantes mediante la adición de nanopartículas de sílice

En la presente investigación, se evaluó el efecto de adicionar nanopartículas de sílice a dos matrices cementes buscando establecer su influencia en las propiedades finales de dichos materiales. Para llevar a cabo esta evaluación, se adicionaron las nanopartículas en dosificaciones desde 0.30% - 5.0% en peso, con la finalidad de determinar la dosificación a la cual se obtienen los mejores resultados. Una de las conclusiones obtenidas de la presente investigación señala que al utilizar este tipo de materiales, el mayor reto a superar, es la correcta dispersión de las nanopartículas en las matrices cementantes, ya que de no asegurar dicha dispersión y debido a la alta energía superficial que poseen las nanopartículas, se presenta una tendencia natural a aglomerarse conformando así materiales de tamaños muy superiores a los que presentan en su estado original, perdiendo así la ventaja de su uso. Para prevenir este efecto y como resultado de la primera etapa de esta investigación, se propuso un método de mezclado en el cual se utilizó como dispersante un aditivo superplastificante (en adelante llamado SP) de base policarboxilato de calcio en dosificaciones de 0.5% en peso que se adicionó a ambas matrices cementantes. Los resultados obtenidos sugieren que algunas propiedades tales como la resistencia mecánica a la compresión, la resistencia a la flexión y sobre todo, la resistencia al ataque químico por sulfatos, se ven mejoradas mediante la adición de nanopartículas de sílice. Dicha mejoría se observó tanto en la matriz de cemento Portland como en la matriz de cemento sulfoaluminoso. Los resultados finales de la investigación mostraron que la resistencia mecánica a la compresión para un cemento Portland ordinario se mejoró hasta en un 40% a edad de 24 h cuando se adicionaron las nanopartículas en porcentaje de 0.50% en peso, sin embargo, los resultados al resto de las edades no presentaron mejoría. Para la matriz de cemento sulfoaluminoso (en adelante CSA), los mejores resultados se obtuvieron también con la dosificación de 0.50% en peso con relación al cemento, sin embargo, la mejoría no fue de la misma magnitud a la obtenida con la matriz de cemento Portland. Por otro lado, la resistencia al ataque químico por sulfatos presentó una mejoría de hasta un 80% para la matriz de cemento sulfoaluminoso cuando se adicionaron las nanopartículas de sílice. Este resultado sugiere que la matriz con nanopartículas presenta una mayor densificación propiciando por ende, un menor grado de porosidad.

Síntesis de nanopartículas derivadas de biopolímeros extraídos de biomasa por métodos térmicos

La celulosa como un biopolímero sustentable y renovable, ha sido ampliamente estudiada para la generación de materiales que cuenten con características físicas y químicas versátiles. Los procesos para la extracción de celulosa se han modificado para lograr la conformación de celulosa nano y microfibrilada estos procesos son estudiados para conseguir mayores rendimientos y operaciones sustentables. En el presente proyecto para la formación de nanopartículas de celulosa se utiliza un proceso de irradiación de microondas, partiendo de una extracción primaria de la celulosa de dos residuos agroindustriales y un residuo de la industria del papel, mediante un pre-tratamiento posteriormente aplicar el proceso de hidrólisis asistida por microondas para la producción de las nanopartículas.

Elaboración de nanopartículas metálicas y bimetálicas mediante desbastado iónico

La elaboración de nanopartículas de diferentes tipos ha capturado el interés de científicos, ya que éstas presentan distintas propiedades físicas, químicas y mecánicas que las de tamaño macroscópico.

Interacciones excitón-plasmón en superestructuras de CdS-Ag y CdS-Au: un nuevo conector molecular

Propósito y Método del Estudio: Las interacciones excitón-plasmón son un componente importante en el diseño de dispositivos nanotecnológicos. En el presente trabajo se sintetizó y probó el ligante N,N’-[1,4-fenilenbis(metanililiden)]bis(4-aminotiofenol) como conector molecular nanométrico en superestructuras de CdS-Ag y CdS-Au. Las nanopartículas metálicas utilizadas fueron nanoesferas y nanoplatos triangulares de plata y nanoesferas de oro. Contribuciones y Conclusiones: Las superestructuras de CdS-Ag y CdS-Au formadas utilizando el ligante N,N’-[1,4-fenilenbis(metanililiden)]bis(4-aminotiofenol) como conector presentaron interacciones excitón-plasmón que difieren de las evaluadas en dispersión acuosa para los mismos sistemas. Se sugiere el estudio del conector con otros sistemas semiconductor-metal para evaluar su efecto sobre las interacciones excitón-plasmón

Síntesis y caracterización de materiales nanoestructurados con potencial aplicación como un sensor de glucosa

El presente proyecto se llevó a cabo con el fin de contribuir al desarrollo de nuevos materiales para ser implementados en dispositivos para el sensado de glucosa no ezimaticos, en este trabajo se realizaron diversos estudios sobre desarrollo de nanofibras de carbón decoradas con nanoestructuras de ZnO y CuO, en el que según reportes realizados por diversos investigadores tanto el ZnO como el CuO han presentado excelentes resultados para ser implementados en sensores de glucosa no enzimáticos gracias a las propiedades físicas y químicas que estos presentan, además que las nanofibras presentan alta porosidad, buena conducción y pueden funcionalizarse fácilmente por lo que es ampliamente utilizada como sustrato para depósito de nanoestructuras de semiconductores. Las nanofibras de carbón fueron obtenidas mediante la técnica de electrohilado utilizando como materia prima poliacrilonitrilo y posteriormente fueron sometidas a una calcinación en una atmosfera inerte. Las nanofibras de carbón fueron pre-tratadas para el depósito y crecimiento de las nanoestructuras de ZnO y CuO en donde se utilizó síntesis por hidrotermal para crecimiento de los semiconductores. La caracterización morfológica y estructural se lleco a cabo por Microscopia Electrónica de Barrido (SEM), Microcopia Electrónica de Transmisión (TEM), la composición química y cristalográfica de los materiales se determinó por medios de Espectroscopia de Infrarrojo de Transformada de Furier (FTIR), Espectroscopia de Energía Dispersiva de rayos X (EDXS), Difracción de Rayos X (DRX), así mismo se llevó a cabo el Análisis Térmico Diferencial y Análisis Térmico Gravimétrico simultáneamente, finalmente los materiales fueron caracterizados electroquímicamente por Voltamperometría Cíclica (CV) para conocer si este material podría tener potencial aplicación en sensores de glucosa no enzimático. Contribuciones y Conclusiones: Se establecieron las óptimas condiciones para obtención de las NFCs utilizando PAN como precursor mediante la técnica de electrohilado, además se consiguió determinar las condiciones para una carbonización controlada en una atmosfera de airenitrógeno. Así mismo se determinaron las condiciones óptimas para la producción de nanoestructuras de ZnO/CuO mediante el sembrado y crecimiento de nanopartículas sobre las NFCs. La diversidad en la morfología y la cantidad de material en la superficie de las nanofibras son de gran importancia en la eficiencia del material ya que ésta se ve perjudicada cuando se tiene pobres cantidades depositadas. Por otro lado, el ZnO no presenta sensibilidad por sí sólo, ante la presencia de la glucosa, del mismo modo el CuO presentó la misma incapacidad de detección. El uso de CuO como catalizador en el ZnO ha demostrado que el electrodo modificado de NFCs/ZnO-CuO presenta propiedades para oxidar la glucosa, en comparación a los de NFCs/ZnO y NFCs/CuO los cueles no presentaron ninguna actividad de oxidación para esta. Lo que permitió tener una idea que al depositar estos dos materiales depositados en el mismo sustrato, la eficiencia de éstos incrementa, lo cual podría contribuir a investigaciones futuras para estos materiales.

Expresión genética en escherichia coli controlada por medio de temperatura y potencialmente con luz para el diseño de agentes terapéuticos

Utilizando la interfase entre la biología sintética y la nanotecnología, se propone el diseño de un material (bacteria), con sensibilidad optotérmica; es decir, que la sinergia entre la capacidad de las nanopartículas metálicas para convertir la luz absorbida en calor y la propiedad de respuesta térmica del termómetro de RNA, permitan una respuesta a la exposición de longitudes de onda concretas a nivel local, y además puedan ser controlados con el uso de incrementos globales en la temperatura del sistema, permitiendo con ello un precursor viable para el diseño posterior de nuevos agentes terapéuticos que actúen de forma específica y controlada. La metodología para construir los plásmidos incluyó métodos clásicos para su clonación (digestión, ligación y transformación), para la biosíntesis de AgNPs se trabajó con diferentes concentraciones de AgNO3, y cuatro cepas de Escherichia coli en fase log. Se comprobó la viabilidad de las cepas por medio de la técnica de la gota en superficie, así como la actividad del termosensor y expresión de la proteína mcherry.Contribuciones y Conclusiones: Se realizaron satisfactoriamente las transformaciones de Escherichia coli k

Influencia de la inserción de nano-óxidos cerámicos sobre la microestructura y propiedades de una porcelana triaxial.

La nanociencia y nanotecnología han revolucionado las investigaciones en ciencia de los materiales, permitiendo el desarrollo de nuevos productos con desempeño superior a los convencionales. Conceptos nanotecnológicos como la adición de partículas en tamaños nanométricos para incrementar las propiedades finales han sido demostrados en cerámicos, sin embargo esta alternativa prácticamente no ha sido investigada en sistemas porcelánicos, específicamente en porcelanas triaxiales con aplicaciones eléctricas. Este trabajo de investigación presenta el desarrollo de una formulación de porcelana triaxial silicosa, de grado eléctrico, con características mecánicas y dieléctricas mejoradas mediante la incorporación de nanopartículas cerámicas. Se estudió la influencia de la adición de dos tipos de óxidos cerámicos en tamaño nanométrico, α- alúmina (α-Al2O3) y circonia (ZrO2), en las propiedades y microestructura de la porcelana triaxial, al variar la concentración de las nanopartículas en la composición inicial. En la primera parte de la experimentación, se elaboraron probetas experimentales siguiendo un proceso a nivel laboratorio haciendo uso de un conformado por presión uniaxial. Posteriormente, se elaboraron pastas porcelánicas a nivel planta-prototipo mediante un proceso de conformado por extrusión plástica. Las probetas sinterizadas fueron caracterizadas mediante evaluaciones físicas tales como densidad, porosidad, absorción de humedad y contracción lineal; así mismo se llevaron a cabo análisis microestructurales y de fases a través de las técnicas de DR-X, MEB y DSC-TGA. Por último, se realizaron evaluaciones mecánicas por medio de ensayos de resistencia a la compresión y módulo de ruptura (por tres puntos), así como la evaluación de la capacidad aislante con pruebas de resistencia dieléctrica. Los resultados obtenidos demuestran que la inserción de nanopartículas de alúmina y circonia, ayudan en el reforzamiento mecánico del sistema porcelánico triaxial estudiado, además de mejorar sus características dieléctricas, lo que representa una alternativa tecnológicamente factible para mejorar el desempeño de productos de porcelana, como es el caso de aisladores eléctricos

Evaluación antimicrobiana de rifampicina nanoencapsulada contra aggregatibacter actinomycetemcomitans presente en la periodontitis

Introducción. A pesar de los esfuerzos tanto de la medicina como de la industria farmacéutica, el incremento en la prevalencia de resistencia en bacterias patógenas frente a antibióticos se ha vuelto uno de los mayores problemas en la medicina moderna. El área odontológica tampoco se encuentra exenta, siendo común el uso excesivo de antibióticos lo que contribuye al desarrollo de resistencia antimicrobiana. La primera etapa para el desarrollo de la enfermedad periodontal es la formación de un biofilm de bacterias periodontopatógenas, siendo el Aggregaribacter actinomycetemcomitans (A.a) uno de los más asociados a dicha enfermedad. El tratamiento de esta patología se basa en remover mecánicamente la placa dentobacteriana y, en segunda instancia, en el apoyo de terapia antimicrobiana para coadyuvar la eliminación de las bacterias periodontopatógenas, cuales tienen gran similitud con Mycobacterium tuberculosis. La rifampicina es uno de los antibióticos efectivos contra bacterias multi-resistentes y la primera elección en el tratamiento de tuberculosis activa. Con el fin de mejorar la terapia farmacológica y evadir la resistencia del agente infectivo, se han propuesto nuevas estrategias basadas en sistemas de liberación controlada. Entre los más estudiados en los últimos 10 años se encuentran las nanopartículas poliméricas. El objetivo del presente estudio fue evaluar la actividad antimicrobiana de la rifampicina nanoencapsulada contra el A.a presente en la periodontitis. Materiales y Métodos. Para el estudio, Se tomaron muestras de fluido crevicular en pacientes con bolsas periodontales de 5-10 mm de profundidad. Se inoculo caldo de tripticaseina de soya (TCS) con las muestras tomadas y se incubaron a 37 ° C en condiciones aeróbicas por 7 días. La presencia de Aggregatibacter actinomycetemcomitans (A.a) fue determinado mediante PCR en tiempo real. La Concentración Mínima Inhibitoria (MIC) de rifampicina para interferir con el crecimiento de bacterias orales fue determinada mediante la técnica de dilución de tubos. Posteriormente se prepararon mediante la técnica de nanoprecipitación NP de Eudragit® EPO, L100-55 y PLA entre 100 y 200 nm y su IP con distribución de tamaño homogéneo. Resultados. A.a fue detectado en muestras de fluido crevicular en pacientes con periodontitis, corroborando su asociación con dicha patología. La efectividad de la rifampicina libre contra bacterias orales fue confirmada, obteniéndose una CMI de 1 µg/ml. Las NP con Rifampicina se ajustaron a la misma CMI que la Rif libre. Las NP de Eudragit® EPO cargadas con Rif mostraron que la liberación de la Rif de la NP fue inmediata, mientras que el Eudragit® L100-55 y PLA con Rif no mostró inhibición durante los 5 días de incubación. Esto hace suponer que el fármaco no fue liberado o solo se liberó en una baja proporción que no permitió llegar a la CMI. Conclusión. La rifampicina es una excelente alternativa terapéutica para el tratamiento de la enfermedad periodontal, promoviendo resultados favorables en la evaluación clínica de pacientes. Sería interesante continuar con estudios utilizando otro polímero o mezcla de ellos para favorecer la liberación del fármaco en la NP.