Obtención y caracterización de compósitos de poliéster con nanopartículas de ZnO (PES-NPs-ZnO) para aplicaciones antimicrobianas

Abstract

En esta tesis se describe la obtención y caracterización de compósitos antimicrobianos, a base de poliéster (PES) y nanopartículas de óxido de zinc (NPs-ZnO). Las NPs fueron sintetizadas usando nitrato de zinc hexahidratado (Zn(NO3)2.6H2O) e hidróxido de sodio (NaOH). La funcionalización in situ de PES con NPs-ZnO fue realizada por el método de agotamiento, variando el porcentaje en masa de 0,5 % a 30 % de Zn(NO3)2.6H2O con respecto a la masa de PES y un 20 % de exceso estequiométrico de NaOH. Los compósitos fueron caracterizados por difracción de rayos X (DRX), difracción de electrones de área selecta (SAED), espectroscopía de dispersión de energía (EDS), espectroscopía de absorción atómica (AAS), espectroscopía de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES), microscopía óptica (MO), microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y análisis termogravimétrico (TGA). Asimismo, fueron evaluadas las propiedades físicas, el factor de protección ultravioleta (UPF), la resistencia al lavado y las propiedades antimicrobianas (AATCC 147-2004). Los resultados evidenciaron la funcionalización de PES con NPs-ZnO con estructura tipo wurtzita. Los análisis elementales y TGA revelaron una distribución no homogénea del ZnO sobre el PES. Las micrografías SEM y TEM mostraron aglomerados ovoidales constituidos por NPs-ZnO con morfología irregular. Además, se observó que la funcionalización con NPs-ZnO mejora el UPF del PES, incluso después de 5 lavados. Finalmente, los compósitos obtenidos a partir de 6 % y 10% masa de Zn(NO3)2.6H2O inhibieron el crecimiento bacteriano de Escherichia coli y Staphylococcus aureus, antes y después de los lavados.

This thesis describes the obtaining and characterizing antimicrobial composites based on polyester (PES) and zinc oxide nanoparticles (NPs-ZnO). The NPs were synthesized using zinc nitrate hexahydrate (Zn(NO3)2.6H2O) and sodium hydroxide (NaOH). The in situ functionalization of PES with NPs-ZnO was carried out by the exhaust dyeing method, with the mass percentage varying from 0.5% to 30% of Zn(NO3)2.6H2O concerning the mass of PES and 20% of stoichiometric excess of NaOH. The composites were characterized by X-ray diffraction (XRD), selected area electron diffraction (SAED), energy-dispersive spectroscopy (EDS), atomic absorption spectroscopy (AAS), inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and thermogravimetric analysis (TGA). Likewise, the physical properties, ultraviolet protection factor (UPF), washing resistance, and antimicrobial properties (AATCC 147-2004) were evaluated. The results evidenced the functionalization of PES with NPs-ZnO with a wurtzite-type structure. Elemental and TGA analyzes revealed a non-homogeneous distribution of ZnO over the PES. The SEM and TEM micrographs showed agglomerates consisting of NPs-ZnO with irregular morphology. Furthermore, it was observed that functionalization with NPs-ZnO improves the UPF of PES, even after five washes. Finally, the composites obtained from 6% and 10% mass of Zn(NO3)2.6H2O inhibited the bacterial growth of Escherichia coli and Staphylococcus aureus, before and after washing.