Estudio de fibras electrohiladas de PVA/quitosano-NPs Ag y NPS ZnO sintetizadas in situ

Abstract

RESUMEN: En el presente trabajo, se llevó a cabo la síntesis de esteras de fibras de materiales compósitos a base de alcohol polivinílico – quitosano y nanopartículas de plata y óxido de zinc sintetizadas in situ en una matriz de quitosano por las técnicas de reducción química con glucosa y sol-gel, respectivamente. Se utilizó la técnica de electrohilado para la preparación de las esteras de alcohol polivinílico puro, alcohol polivinílico – quitosano (60/40% p) así como alcohol polivinílico-NPs Ag y alcohol polivinílico – NPs ZnO en las mismas relaciones de peso. Durante la preparación de las esteras se utilizó alcohol polivinílico de peso molecular bajo, medio y alto y se buscaron las condiciones para producir fibras finas y con la mínima cantidad de defectos. Las nanopartículas se caracterizaron por Espectroscopía Ultravioleta-visible (UV-VIS), Espectroscopía Infrarroja por Transformadas de Fourier (FT-IR), Difracción de Rayos X (DRX), Análisis termogravimétrico (ATG), Microscopia Electrónica de Barrido (MEB) y Microscopía Electrónica de Transmisión (MET). Se encontró que ambos tipos de nanopartículas presentaron un tamaño de cristal menor a 15 nm. Las esteras de fibras electrohiladas se caracterizaron por FT-IR, ATG y MEB. Se encontró que el aumento del peso molecular y la viscosidad en las disoluciones poliméricas mejora la calidad de las fibras y disminuye la formación de cuentas y que la incorporación de quitosano en la mezcla disminuye el tamaño de las fibras electrohiladas, en contraste con las fibras de alcohol polivinílico puro. Se concluye que las nanofibras electrohiladas de alcohol polivinílico y quitosano NPs Ag y NPs ZnO generan compuestos con propiedades físicas - químicas superiores a los polímeros individuales lo que los convierten en compósitos viables para su aplicación en el campo biomédico o ambiental. ABSTRACT: In the present work, the synthesis of fiber mats made of polyvinyl alcohol-chitosan based composite materials and silver and zinc oxide nanoparticles synthesized in situ in a chitosan matrix by the techniques of chemical reduction with glucose and sol - gel, respectively. The electrospinning technique was used for the preparation of mats of pure polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol - chitosan (60/40 % wt) as well as polyvinyl alcohol-Ag NPs and polyvinyl alcohol - NPs ZnO in the same weight ratios. During the preparation of the mats, polyvinyl alcohol of low, medium and high molecular weight was used and conditions were sought to produce fine fibers with the minimum amount of defects. The nanoparticles were characterized by Ultraviolet-visible Spectroscopy (UV-VIS), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), X - ray Diffraction (XRD), Thermogravimetric Analysis (TGA), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission Electronics Microscopy (TEM). It was found that nanoparticles had a crystal size smaller than 15 nm. The electrospun fiber mats were characterized by FT-IR, TGA, SEM, TEM and an antibacterial evaluation was carried out by the viable cell method against bacterial strains of E. coli and S. aureus. It was found that increasing molecular weight and viscosity in the polymer solutions enhanced the quality of the fibers and decreased beads formation. Chitosan incorporation into the mixture decreases the size of the electrospun fibers, in contrast to the pure polyvinyl alcohol. It is concluded that the electrospun fibers of polyvinyl alcohol and chitosan NPs Ag and NPs ZnO generate compounds of higher physical - chemical features that make them viable composites for their application in the biomedical or environmental field.