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Título : Embedded ceria nanoparticles in biopolymer elecrtospun fibers for biomedical applications
Autor : González Vázquez, Gema
Briceño Araujo, Sarah Elisa
López Mera, Cristhian Alexander
Palabras clave : Nanofibras electrohiladas
Polivinil alcohol
Quitosano
Electrospun nanofibers
Polyvinyl alcohol
Chitosan
Fecha de publicación : feb-2023
Editorial : Universidad de Investigación de Tecnología Experimental Yachay
Resumen : La técnica de electrohilado se considera una de las técnicas de fabricación de nanofibras más utilizadas y un método simple de bajo costo que puede lograr una producción en masa. Por un lado, se puede utilizar una amplia gama de polímeros como el polivinil alcohol (PVA) y el quitosano para fabricar nanofibras con fines biomédicos. Por otro lado, ha habido un especial interés en las propiedades biomédicas de las nanopartículas de óxido de cerio (ceria), sus efectos antiinflamatorios, resistencia al cáncer, angiogénesis y aplicaciones en ingeniería de tejidos. En este contexto, la fabricación de materiales nanoestructurados puede conducir al desarrollo de nuevos andamios biocompatibles funcionales. El presente trabajo tuvo como objetivo fabricar y estudiar nanofibras de PVA, quitosano y PVA/quitosano electrohiladas incrustadas con nanopartículas de ceria que pueden usarse como biomaterial antibacteriano y antifúngico. Se sintetizaron nanopartículas de ceria y luego se caracterizaron por el método UV/vis usando un espectrofotómetro estándar. Se prepararon soluciones poliméricas de 8% en peso de PVA, 4% en peso de quitosano y PVA/quitosano en diferentes proporciones de volumen y se doparon con nanopartículas de ceria. Las caracterizaciones estructurales y morfológicas de las nanofibras se llevaron a cabo utilizando espectroscopía de Raman, espectroscopía de rayos X de dispersión de energía (EDX), espectroscopía infrarroja transformada de Fourier (FTIR), análisis termogravimétrico y microscopía electrónica de barrido (SEM). Tanto la espectroscopía de Raman como la infrarroja mostraron picos característicos para las nanofibras de PVA y PVA/quitosano. El análisis termogravimétrico demostró que las nanofibras de PVA/quitosano poseían una mejor estabilidad térmica, comparadas con los polímeros individuales. Los análisis SEM y UV/vis confirmaron nanofibras que oscilaban entre 100 nm y 400 nm de diámetro. El análisis EDX mostró la presencia de nanopartículas de ceria en las nanofibras. Se realizaron ensayos antibacteriales y antifúngicos que demostraron inhibición bacteriana y fúngica por parte de las nanofibras de PVA dopadas con nanopartículas de óxido de cerio y las nanofibras de PVA/quitosano (70/30) dopadas con nanopartículas de óxido de cerio. En conclusión, se optimizaron parámetros para la fabricación de nanofibras puras y cargadas con nanopartículas de óxido de cerio de polímeros de PVA y PVA/quitosano; las nanofibras cargadas con nanopartículas de óxido de cerio mostraron un diámetro significativamente menor comparadas con las nanofibras puras de PVA y PVA/quitosano; las nanofibras de PVA y PVA/quitosano cargadas con nanopartículas de óxido de cerio mostraron inhibición bacteriana y fúngica.
Descripción : The electrospinning technique is considered one of the most-commonly used nanofiber fabrication techniques and a simple low-cost method that can achieve scale-up mass production. On the one hand, a wide range of polymers, such as polyvinyl alcohol (PVA) and chitosan, can be used to manufacture nanofibers for biomedical purposes. On the other hand, there has been a special interest in the biomedical properties of cerium oxide (ceria) nanoparticles, its anti-inflammatory effects, cancer resistance, angiogenesis, and applications in tissue engineering. In this context, the fabrication of nanostructured materials can lead to the development of novel functioning biocompatible scaffolds. The present work aimed to fabricate and study electrospun PVA, chitosan, and PVA/ chitosan nanofibers embedded with ceria nanoparticles that can be used as an antibacterial and antifungal biomaterial. Ceria nanoparticles were synthesized and then characterized by UV/vis method using a standard spectrophotometer. 8% wt PVA, 4% wt chitosan, and PVA/chitosan polymeric solutions in different volume ratios were prepared and doped with ceria nanoparticles. Structural and morphological characterizations of the nanofibers were carried out by using Raman spectroscopy, Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Thermo-gravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscopy (SEM). Both FTIR and Raman spectroscopy analysis showed characteristic peaks for PVA and chitosan. TGA displayed that PVA/chitosan nanofibers presented a greater thermo-stability as compared with individual polymers. SEM analysis confirmed nanofibers ranging from 100 nm to 400 nm in diameter. EDX and UV/vis analysis demonstrated the presence of ceria nanoparticles in the nanofibers. Antibacterial and antifungal assays showed inhibition for both loaded ceria nanoparticles PVA nanofibers and loaded ceria nanoparticles PVA/chitosan (70/30) nanofibers. In conclusion, parameters were optimized for the fabrication pure and loaded ceria nanoparticles PVA and PVA/chitosan nanofibers; loaded ceria nanoparticles PVA and PVA/chitosan nanofibers showed a significant decrease in fiber diameter as compared to pure PVA and PVA/chitosan nanofibers; and loaded ceria nanoparticles PVA and PVA/chitosan nanofibers inhibited bacterial and fungal growth.
URI : http://repositorio.yachaytech.edu.ec/handle/123456789/611
Aparece en las colecciones: Nanotecnología

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