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Instituto Tecnológico de Zacatepec (ITZ)
Archivo: Materiales compuestos y aleaciones poliméricas.
Las fibras de algodón tienen propiedades inherentes tales como proveer soporte para el crecimiento de microorganismos. El desarrollo de éstos causa infección cruzada por patógenos y desarrollo de malos olores cuando la tela está en contacto con la piel; además, las manchas en la tela y la pérdida de sus propiedades son resultado del ataque de microorganismos; por lo anterior para dar protección antimicrobiana a las telas, se les da un acabado antimicrobiano (T. Ramachandra, 2004).
Con la finalidad de dar a la tela de algodón un acabado con carácter antibacteriano se utilizó el biopolímero, una especie química de alto peso molecular llamado quitosano. Está demostrado que éste posee carácter antimicrobiano contra un amplio rango de microorganismos, siendo las levaduras y mohos el grupo más sensible, seguido del grupo de las bacterias gram positivas y por último las gram negativas (Jonathan Rhooades et al 2002).
El quitosano es un polisacárido (biomoléculas formadas por la unión de una gran cantidad de azúcares simples conocidos como monosacáridos) cuya principal fuente de producción es la hidrólisis de caparazón de camarón, que es una reacción química que tiene varios fines, uno de ellos es eliminar material inorgánico, ceras, grasas, solubilizar la estructura molecular para obtener la quitina, un sacárido(lo agregué) comúnmente extraída del exoesqueleto de crustáceos, principalmente camarón y cangrejo, la quitina es también el segundo polisacárido más abundante en la naturaleza, sólo por debajo de la celulosa.
Las caparazones de camarón se limpian, se muelen hasta pulverizarse y se someten a un proceso de hidrólisis ácida, utilizando ácido clorhídrico, el cual convierte a los carbonatos en cloruros y solubiliza los minerales, básicamente el calcio. Ya desmineralizado, se aplica una hidrólisis alcalina, pues el álcali que se usa rompe la estructura de la matriz y hace solubles las proteínas, las cuales arrastran consigo grasas y pigmentos, componentes todos que constituyen el caparazón. Los pigmentos ya separados, de colores rosa y anaranjado son un subproducto del proceso que pueden utilizarse para alimentar flamingos y salmones, especies a las que les ayuda a mantener su color característico. Después de ambas etapas se obtiene la quitina en polvo, que no es soluble en agua, lo que lo hace poco práctica para su aplicación. Así que se somete a un proceso llamado “desacetilar”, que significa quitar de la sustancia una parte de su estructura, el grupo acetilo. Con esto se obtiene como derivado el quitosano.
La tela de algodón fue oxidada utilizando periodato de sodio (NaIO4 ), dicha oxidación se realizó con el objetivo de generar grupos aldehído (compuestos orgánicos caracterizados por poseer el grupo funcional químico de doble enlace carbono-oxigeno y un hidrogeno unido al carbono) para posteriormente someter la tela a tratamiento con solución de quitosano con el fin de hacer reaccionar grupos aldehído de la celulosa oxidada con los grupos amino del quitosano y con ello unir el quitosano químicamente a la tela.
Las muestras del material obtenido fueron caracterizadas para corroborar tanto la oxidación sobre la tela como la presencia de quitosano después de lavar la tela modificada se utilizó la técnica de espectroscopia de infrarrojo, los resultados arrojaron las señales correspondientes a la oxidación de la celulosa (1714 cm-1), así como también se pudo corroborar la presencia de quitosano en las muestras tratadas al observarse las señales características del quitosano, es decir las señales en 1661 cm-1 y 1598 cm-1.
Las muestras de tela modificadas con quitosano presentaron carácter antibacteriano sobre la bacteria S. aureus que posee características particulares de virulencia y resistencia a antibióticos, presentando una tasa de reducción de bacterias viables mayor a un 50% en solo una hora de agitación con la tela tratada.
Tanto la celulosa como el quitosano son polímeros con una disponibilidad muy amplia, ambos son materiales amigables con el medio ambiente e inocuos al estar en contacto con el cuerpo humano.
Una vez que se le confiera carácter antibacteriano a una tela de algodón, esta resulta apropiada para aplicaciones médicas tales como vendajes, gasas u otras aplicaciones en las que el carácter antibacteriano contribuya de manera favorable. Todavía no se tiene contemplado su producción comercial, y aunque se tiene resultados, se continuará realizando estudios de caracterización para completar la investigación.
René Salgado Delgado es ingeniero químico por el Instituto Tecnológico de Zacatepec. Cuenta con la maestría en Ciencias en Ingeniería Química por el Instituto Tecnológico de Tijuana, y el doctorado en Ingeniería por la Universidad Autónoma de Querétaro. Actualmente es profesor investigador del Instituto Tecnológico de Zacatepec en la división de estudios de posgrado/departamento de Ingeniería Química y Bioquímica.
Edgar García Hernández es ingeniero químico por el Instituto Tecnológico de Zacatepec y doctor en Ciencias en Química por el Instituto Tecnológico de Tijuana. Es profesor investigador del Instituto Tecnológico de Zacatepec en la división de estudios de posgrado/departamento de Ingeniería Química y Bioquímica.
Zully Vargas Galarza es ingeniero química por el Instituto Tecnológico de Zacatepec. Posee el doctorado en Ciencias en Química por el Instituto Tecnológico de Tijuana. Es profesor investigador del Instituto Tecnológico de Zacatepec en la división de estudios de posgrado/departamento de Ingeniería Química y Bioquímica.
Erik Guilbert García es ingeniero bioquímico por el Instituto Tecnológico de Zacatepec y maestro en Ciencias en Ingeniería por la misma institución. Actualmente es pasante del doctorado en ciencias en polímeros.