MEMORIAS DE SEMINARIOS POSGRADO EN CIENCIAS EN ALIMENTOS ITTEPIC MEMORIAS DE SEMINARIOS AGOSTO DICIEMBRE 2018 | Page 4

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE UN MATERIAL COMPOSITO CON BASE EN
NANOPARTÍCULAS DE MAGNETITA OBTENIDAS VÍA ELECTROQUÍMICA, MODIFICADAS
CON QUITOSANO, PARA SU POTENCIAL APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA
AGROALIMETARIA
Presenta: I. Q. Ana Yareli Flores Ramírez
Director: Dr. Ulises Miguel López García
Co-Director: Dr. Aarón Rodríguez López
Fecha: 10 de Diciembre del 2018
Maestría en Ciencias en Alimentos
Seminario de Protocolo
En la actualidad, los microorganismos (MOs) patógenos representan un gran problema económico, debido
a que afectan a los alimentos en su conservación y comercialización, particularmente en frutas y verduras
frescas, en las que se estiman pérdidas postcosecha de un 20 a un 50% principalmente por bacterias y
hongos. En la industria alimentaria se han planteado estrategias de índole químico, físico y biológico con
la finalidad de controlar e inhibir este tipo de MOs. En este sentido, la nanotecnología ha despertado gran
interés mediante el diseño de materiales en escala nanométrica con actividad antimicrobiana, como es el
caso de nanopartículas (NPs) de magnetita (Fe 3 O 4 ), las cuales, por su biocompatibilidad y baja toxicidad
humana, han sido aplicadas principalmente en el tratamiento de aguas residuales y en el desarrollo de
fármacos diana. Se ha reportado que la actividad antimicrobiana de este material es debida a su capacidad
de producir especies reactivas de oxígeno (ROS) que causan estrés oxidativo en el MO, dañando su pared
celular y su ADN. Esta actividad antimicrobiana se potencia cuando el tamaño de partícula se reduce, ya
que permite afianzar una mayor relación superficie/volumen que sus homólogos en escala micro. Aunque
se han propuesto diferentes métodos de síntesis en esta clase de NPs, estos presentan el inconveniente
de tener poco control en el tamaño y distribución de las NPs, propiciando desventajas para su aplicación
efectiva. En este sentido los métodos electroquímicos se plantean como una buena alternativa que permite
lograr un mejor control en el tamaño y distribución de las NPs de Fe 3 O 41 . Adicionalmente, estudios
recientes han demostrado que la modificación de este tipo de NPs con quitosano (QTS), puede cambiar
su carga superficial propiciando el contacto con la membrana celular de los MOs, haciendo efectiva la
producción de ROS y por tanto su efectividad antimicrobiana 2 . De esta manera, el presente trabajo propone
generar conocimiento que sustente el efecto antimicrobiano de las NPs de Fe 3 O 4 sintetizadas vía
electroquímica y modificadas con QTS, para su potencial aplicación en la industria agroalimentaria como
un material composito.
El objetivo de esta investigación es estudiar la síntesis, caracterización y efecto antimicrobiano de un
material composito basado en nanopartículas de magnetita, modificadas con quitosano, para su potencial
aplicación en la industria agroalimentaria.
El proyecto se llevará a cabo en tres etapas. En la primera etapa se obtendrán vía electroquímica NPs de
Fe 3 O 4 aplicando pulsos asimétricos de potencial (catódico = -1.0 V durante 7s, anódico = 0.20 y 0.25 V
durante 5s) a electrodos de hierro en medio acuoso (KCl 0.5M) utilizando QTS (0.5 y 1% v/v) como
surfactante. Posteriormente, se realizará su caracterización fisicoquímica utilizando diferentes técnicas
instrumentales, para identificar las fases cristalinas, tamaño, distribución, composición superficial, forma y
estabilidad de las NPs. En la segunda etapa se obtendrá el material composito mediante modificación
superficial, incorporando NPs de Fe 3 O 4 (0.7mg mL -1 ) en una solución de QTS (0.2mg mL -1 ). Posteriormente
se realizará su caracterización fisicoquímica utilizando técnicas instrumentals, para analizar algún cambio
probable en la estructura cristalina de la NP. Asimismo, se identificará la banda plasmón, enlaces
característicos y estabilidad del material composito. En la tercera etapa se evaluará la actividad
antimicrobiana mediante cuenta viable e inhibición del crecimiento micelial para Pseudomonas syringae
pv tomato y, Fusarium sp. y Colletotrichum sp, respectivamente; empleando como tratamientos las NPs
sin recubrir y el material composito (1mg mL -1 ). Para la primera etapa, se realizará un diseño factorial 2x2
en el que la variable dependiente será la distribución de las NPs y las independientes la concentración del
surfactante y el potencial anódico. En la segunda etapa se realizará un diseño unifactorial en el que la
variable dependiente será la inhibición micelial y la independiente los tratamientos (NPs con y sin QTS).
El análisis de los resultados se efectuará por medio del programa estadística v. 10. Se aplicará un análisis
de varianza (ANOVA) con un α=0.05, seguido de una prueba de Tukey (p<0.05) para la comparación de
medias entre los tratamientos.
Como resultados se espera que el tamaño obtenido de la NP y la carga superficial del material composito
potencie su efecto antimicrobiano sobre Pseudomonas syringar pv tomato, Colletoctricum sp. y Fusarium
sp., de tal manera que el material composito pueda ser aplicado en la industria agroalimentaria.
1.- Pérez, R. I. T., López, U. M. G., & Rodríguez, A. L. (2016). Síntesis y caracterización de nanopartículas magneticas para su uso en
aplicaciones biomédicas. Instiruto Tecnológico de Tepic.
2.- Arakha, M., Pal, S., Samantarrai, D., Panigrahi, T. K., Mallick, B. C., Pramanik, K., Jha, S. (2015). Antimicrobial activity of iron oxide
nanoparticle upon modulation of nanoparticle-bacteria interface. Scientific Reports, 5, 1–12. https://doi.org/10.1038/srep14813.