Textiles antimicrobianos funcionalizados con nanopartículas.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
UNIVERSIDAD PERUANA CAYETANO HEREDIA
TEXTILES ANTIMICROBIANOS FUNCIONALIZADOS CON
NANOPARTÍCULAS
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
PRESENTADO POR:
ING. CARMEN LUISA URIBE VALENZUELA
Y el equipo:
Ing. Elsa Beatriz Roca Meneses
Ing. Marco Apolonio Brañez Sánchez
MSc. Dora Maurtua Torres
Dr. José Luis Solís Veliz
Dra. Mónica Marcela Gómez León
LIMA
2014
INDICE
Resumen
Agradecimientos
1. INTRODUCCIÓN
1.1.
1.2.
Acabados antimicrobianos en la industria textil
1.1.1.
1.1.2.
Propiedades del acabado antimicrobiano
Tipos de acabados antimicrobianos
1.1.3.
Diferencias en el rendimiento antimicrobiano
1.1.4.
Tecnologías antimicrobianas actuales
1.1.5.
Problemas asociados al uso de los acabados
antimicrobianos
La nanotecnología y la industria textil
2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
2.1.
Síntesis de las nanopartículas
2.2.
Caracterización de las nanopartículas
2.2.1.
Estructural
2.2.2.
Morfológica
2.2.3.
Microbiológica
2.3.
Funcionalización de los textiles con las nanopartículas
2.4.
Control de calidad de los textiles funcionalizados
2.4.1.
Solideces
2.4.2.
Pruebas físicas
2.4.3.
Microbiológico
2.4.4.
Morfológico
3. CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS PARA TRABAJOS FUTUROS
ANEXOS
I.
Bibliografía
II.
Glosario
III.
Normas técnicas
IV.
Artículo Revista Mundo Textil: Marzo 2014
V.
Nota periodística: El Comercio
RESUMEN
Evitar la propagación de enfermedades es de gran interés público y
privado. El contagio indirecto puede realizarse mediante un portador
(persona o animal que alberga microorganismos patógenos) o tocando
objetos contaminados (ropa de cama, prendas de vestir sucias,
pañuelos, vendajes o utensilios empleados por personas enfermas). En
este último aspecto el uso de prendas con propiedades antimicrobianas,
puede atenuar la diseminación de los microorganismos causantes de las
enfermedades.
El presente trabajo de investigación ha desarrollado la funcionalización
de textiles de algodón empleando nanopartículas de peróxido de zinc
con el objetivo de obtener textiles con propiedades antimicrobianas.
El desarrollo de nuestra investigación ha involucrado el trabajo
multidisciplinario de profesionales de diferentes ramas de Ingeniería y
Ciencias Básicas. Por ello, con grata satisfacción podemos describir en
detalle en las siguientes páginas todo el trabajo realizado, que en líneas
generales consiste en la síntesis y caracterización de las
nanoestructuras, la aplicación de ellas al textil y el control de calidad de
los textiles funcionalizados.
Las nanoestructuras utilizadas correspondieron al peróxido de zinc que
estudiado por Microscopía Electrónica, presentó una morfología muy
similar a la de una mora esférica (por lo cual le acuñamos el nombre de
morfología “blackberry”). Los estudios de Difracción de Rayos X, así
como los análisis de Infrarrojo con Transformada de Fourier, muestran
claramente la dependencia de las nanoestructuras con la temperatura y
las condiciones de síntesis. Paralelamente, los estudios microbiológicos
de estas nanopartículas confirmaron que poseen propiedades
antimicrobianas que inhiben el crecimiento de bacterias (Escherichia coli,
Pseudomona aeruginosa y Staphylococcus aureus) y hongos (Candida
albicans).
La aplicación de las nanoestructuras al textil de algodón se realizó por
medio de un proceso de impregnación comercialmente utilizado en
tintura y acabado de telas. Como resultado de los análisis de control de
calidad se observó que la presencia de nanopartículas en la fibra no
modifica las solideces del textil y fortalecen las propiedades físicas de
este.
Los resultados de los análisis microbiológicos de los textiles
funcionalizados, indicaron que para concentraciones mayores a 40g/L
durante el proceso de funcionalización, los textiles poseen propiedades
antimicrobianas.
AGRADECIMIENTOS
La formación de los estudiantes es para nosotros un compromiso
profesional con nuestro trabajo cotidiano, pero el aporte responsable y
proactivo que ellos pueden desempeñar es fundamental en todo trabajo
de investigación, por ello queremos agradecer a las alumnas de
Ingeniería Textil, Jessica Judit Alvarez Alayo y Luz Esmeralda Roman
Mendoza, y a la estudiante de Física, Vanessa Celia Martinez Rojas, que
por su dedicación e iniciativa, constituyeron y representaron la fuerza
motriz de esta investigación.
Nuestro agradecimiento a los doctores Alec Fischer, Gladys Ocharan y
Francisco Paraguay por los análisis de microscopía electrónica de barrido.
A todos los técnicos de laboratorio que colaboraron para obtener los
resultados de la presente investigación.
Este trabajo interdisciplinario de investigación ha sido desarrollado en
forma conjunta en la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI) y la
Universidad Peruana Cayetano Heredia (UPCH), gracias a la financiación
recibida por la empresa L’Oreal-Perú, el Instituto General de Investigación
de la UNI (IGI-UNI) y el Concejo Nacional de Ciencia Tecnología e
Innovación del Perú (CONCYTEC).
Este trabajo contó en todo momento con el invalorable apoyo de nuestras
familias, para ellas nuestro profundo agradecimiento.
CAPITULO 1
INTRODUCCIÓN
En todo momento cada ser humano es portador de microbios (hongos y
bacterias), cuando estos entran en contacto con las prendas de vestir o con los
textiles del hogar, pueden crecer y multiplicarse, convirtiendo de esta manera a
los textiles en la vía o ruta para la transferencia hacia otras personas e
iniciando el contagio de infecciones que podrían llevarnos al hospital.
El crecimiento microbiano, especialmente el de bacterias en materiales textiles
puede ocasionar el deterioro de la tela, desarrollo de malos olores, irritación en
la piel y contagio de infecciones [1].
Tenemos conocimiento que a nivel nacional se han desarrollado trabajos de
investigación relacionados al uso de cobre metálico en fibras de alpaca y fibras
sintéticas con propiedades bactericidas, aunque no se cuenta con muchos
reportes sobre ellos. Así también, miembros de nuestro equipo han realizado
estudios preliminares de la aplicación del CuO sobre fibras de algodón con
resultados muy alentadores.
Por otro lado a nivel internacional esta área viene siendo muy estudiada, y
destacan trabajos de investigación a base de Quitosano, y nanopartículas de
plata [2] y óxidos metálicos tales como el ZnO y el CuO [3].
La tela seleccionada en este estudio es 100% algodón peruano de gran
reputación a nivel mundial dada su calidad física y tintórea que permiten usarlo
no solo en ropa casual o deportiva sino también en sabanas, fundas de
almohadas, colchas, ropa de enfermeras, laboratoristas y médicos.
Las propiedades altamente hidrófilas, no tóxicas y su suavidad hacen del
algodón una opción muy atractiva como superficie textil biocompatible para
prendas y materiales biomédicos [4].
En el trabajo de investigación que presentamos comprobamos que los textiles
funcionalizados con nanopartículas antimicrobianas reducen e inhiben el
crecimiento de diversos microbios, por tanto logramos interrumpir la ruta o vía
de transferencia de los mismos, evitando y controlando el aumento de
infecciones caseras e intrahospitalarias.
A partir de estos resultados se abre un abanico de posibilidades de seguir
investigando potenciales aplicaciones del peróxido de zinc en otros sustratos
no textiles en donde pueda ayudar a evitar la proliferación microbiana como por
ejemplo en las mezclas usadas en las uniones de mayólicas en los baños o
cocinas, superficies laminadas, etc.
Al ser este trabajo de investigación multidisciplinario, el equipo conformado por
ingenieros químicos y textiles, biólogos, físicos y químicos, además de la
siempre valiosa participación de estudiantes, hemos reafirmado nuestra
convicción en que la capacidad investigar, desarrollar nuevas técnicas,
productos y procesos es la vía para permitir la unión de la ciencia con la
tecnología y así se pueda aportar con el crecimiento y desarrollo de nuestra
Patria.
1
1.1.
ACABADOS ANTIMICROBIANOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL
La industria textil es desafiada por la presencia de microorganismos y los
efectos negativos que estos provocan. El deterioro, desfiguración y los malos
olores son efectos indeseables que se producen a partir de la contaminación
microbiana de los tejidos, no tejidos y tejidos compuestos [5].
En los últimos años gran cantidad de trabajos de investigación se ha
desarrollado entorno a los textiles con acabados antimicrobianos, no sólo con
el objetivo de reducir transmisiones de enfermedades infecciosas y mejorar la
calidad de vida de los seres humanos [5-7], sino también de proteger el textil en
sí mismo frente a los daños generados por el moho, hongos o podredumbre
causada por otros microorganismos [8]. Es decir el crecimiento de
microorganismos en los tejidos textiles conduce a dificultades funcionales,
higiénicas y estéticas.
La mayoría de los organismos que causan problemas son los hongos
(decoloración, manchas de color y daño a la fibra) y bacterias (malos olores,
manchas y la sensación viscosa). Y a menudo ambos desarrollan una relación
simbiótica en el textil [8].
1.1.1. Propiedades del acabado antimicrobiano
La velocidad de crecimiento de los microbios puede ser increíblemente alta. La
población de bacterias se duplica entre 20 y 30 minutos bajo condiciones
ideales de temperatura (36-40°C) y pH (5-9). Y son estas condiciones las que
ofrece el ser humano con una temperatura corporal de 37°C y un sudor con pH
entre 6-8. Por ello las bacterias se propagan fácilmente en los textiles al estar
en contacto con el cuerpo. Es sorprendente saber que una sola célula
bacteriana puede incrementarse en 1 048 576 células en sólo 7 horas. Es por
ello que el acabado antimicrobiano debe tener una rápida acción y efectividad.
Idealmente podríamos decir que un antimicrobiano debe ser de fácil aplicación,
mostrar compatibilidad con otros agentes de acabados, ser biocompatible y
rentable. Más aún, los acabados antimicrobianos deben sujetarse a una
regulación estricta por parte de los gobiernos, para que tengan un mínimo
impacto ambiental.
1.1.2. Tipos de acabados antimicrobianos
Con un criterio amplio los acabados antimicrobianos pueden ser agrupados en
base al modo de ataque a los microorganismos [9]:

Antimicrobiano de migración
Denominado también de difusión. En este tipo de antimicrobiano se debe
considerar un mecanismo de liberación controlada del compuesto activo, es
decir el antimicrobiano es liberado lentamente desde el interior de la fibra de tal
forma que puede ser efectivo contra microbios en la superficie de esta. Sin
embargo, con el tiempo la acción antimicrobiana se agotará.
Para entender mejor cuál es la actuación de un antimicrobiano que actúa por
difusión o migración, podemos decir que se cuenta con un núcleo o zona de
inhibición letal, donde se eliminan las bacterias completamente, pero
exteriormente se crea una zona de inhibición sub-letal donde la concentración
de antibacteriano es inferior. En esta zona, que contiene dosis inferiores de
2
antimicrobiano, los microorganismos pueden adaptarse, mutar y presentar
posteriormente inmunidad.

Antimicrobiano de contacto:
Este tipo de antimicrobiano consiste en moléculas que están enlazadas a la
superficie de la fibra por lo que estos productos controlan sólo los microbios
que están presentes en la superficie de la fibra mas no en el medio ambiente
circundante.
Los actuales mecanismos por los cuales los acabados antimicrobianos
controlan el crecimiento microbiano son muy variados, que van desde la
prevención de la reproducción celular, bloqueo de enzimas, reacción con la
membrana celular, destrucción de la pared celular y envenenamiento dentro de
la célula. La comprensión de estos mecanismos es importante tanto para los
microbiólogos como para otros profesionales que aplican y evalúan la eficacia
de los acabados antimicrobianos.
1.1.3. Diferencias en el rendimiento antimicrobiano
Funciones antimicrobianas de los textiles podrían implicar la inhibición, o
reducción del crecimiento de microorganismos produciendo la inacción
completa de estos, a este tipo de materiales se les denomina biostáticos.
Mientras que los productos textiles que pueden proporcionar la inactivación
total de un amplio espectro de microorganismos en un corto tiempo de contacto
se denominan biocidas [10].
1.1.4. Tecnologías antimicrobianas actuales
La incorporación de agentes antimicrobianos en los textiles, se pueden lograr
química o físicamente. La incorporación química de estos agentes podría
utilizar reacciones que pueden construir fuertes interacciones intermoleculares
covalentes o iónicos entre las fibras y los agentes dependiendo de las
estructuras químicas específicas. Los agentes biocidas delimitadas
químicamente a los textiles por lo general pueden sobrevivir más lavados
repetidos y proporcionar una buena durabilidad de lavado, también pueden ser
recubiertos sobre o mezclados en los textiles físicamente para proporcionar las
funciones duraderas deseadas. Los agentes antimicrobianos que se pueden
aplicar sobre materiales textiles incluyen biocidas orgánicos tales como fenoles,
sales de amonios cuaternarios, péptidos y halaminas, así como compuestos
inorgánicos que contienen iones de plata, cobre, zinc, titanio, etc [10].
1.1.5. Problemas asociados al uso de los acabados antimicrobianos
Las vías de exposición y los efectos potenciales para la salud deben tenerse en
cuenta con el fin de evaluar la seguridad de los compuestos antimicrobianos
para los seres humanos. El tipo de antimicrobiano, la concentración del
producto, las vías de exposición y la frecuencia de uso, influyen en el grado en
que los seres humanos pueden estar expuestos a los antimicrobianos en un
producto textil [11].
El uso del antimicrobiano de migración puede conducir a la pérdida de
resistencia de la tela y también producir cambios de color de la misma. Algunos
consumidores pueden presentar dermatitis por contacto prolongado de la piel
con este tipo de acabado antimicrobiano.
3
La eliminación indebida de los efluentes del acabado antimicrobiano, pueden
causar graves problemas ambientales, pues los microorganismos deseables y
necesarios en una planta de tratamiento de aguas residuales pueden ser
eliminados. Otra área de preocupación es el uso a largo plazo de los productos
antimicrobianos a nivel mundial, darán lugar al eventual desarrollo de microbios
resistentes con consecuencias tal vez mortales.
Un problema general de los acabados antimicrobianos es su efecto selectivo,
es decir algunos son eficaces contra hongos, otros contra bacterias Grampositivas o Gram-negativos, por lo tanto formulaciones antimicrobianas
comerciales a menudo están compuestas de una mezcla de varias sustancias
con diferentes actividades. Otro problema general es, encontrar el equilibrio
entre la alta actividad biocida y los requisitos de manipulación, incluida la no
toxicidad en humanos a las concentraciones habituales y exigencias
ambientales.
1.2.
LA NANOTECNOLOGÍA Y LA INDUSTRIA TEXTIL
En las últimas décadas la humanidad ha experimentado grandes
transformaciones tecnológicas que hace, solo unos 50 años eran
inimaginables. Como todo proceso de desarrollo, estos avances tecnológicos
aplicados a la industria han estado firmemente soportados por trabajos
científicos que han ido revolucionando la ciencia. Particularmente podemos
mencionar la nanotecnología, que es el campo de investigación que estudia
aquellos materiales que tienen dimensiones entre 1-100 nm (distancias mil
veces más pequeñas que el diámetro del cabello humano). Las propiedades de
las nanopartículas son muy diferentes a cuando se encuentran en forma
volumétrica (“bulk”) debido a que su relación área-superficial/volumen es
mucho mayor que para su contraparte en estado volumétrico. Particularmente
esta propiedad permite que las nanoestructuras interactúen en mayor grado
con el entorno en el que se encuentren. Así, se ha encontrado que
nanopartículas metálicas y de óxidos, tienen efectos bactericidas y fungicidas.
Por ello, últimamente existe un gran interés en la industria textil por el
desarrollo de las denominadas “prendas inteligentes”, que son elaboradas a
base de telas que detectan y reaccionan ante ciertas condiciones ambientales
o estímulos externos, tales como cambios mecánicos, térmicos, químicos,
biológicos, eléctricos, magnéticos, etc [12].
El mecanismo por el cual las nanopartículas neutralizan el comportamiento
microbiano de los organismos patógenos que afectan nuestro cuerpo aún no se
conoce completamente, pero se sabe que la gran relación superficie/volumen
que presentan las nanopartículas (metálicas y semiconductoras), permite que
ellas interactúen ampliamente con los microorganismos nocivos [13].
La funcionalización con nanopartículas en fibras de algodón producirán fibras
textiles antimicrobianas y fungicidas, las cuales podrían ser empleadas
ampliamente en el sector médico (en hospitales o a nivel ambulatorio para la
fabricación de gasas), en el sector industrial y aún a nivel doméstico. En la
4
Tabla 1.1 se muestran los diferentes tipos de textiles desarrolladas con
nanomateriales.
Tabla 1.1. Tipos de nanomateriales/nanopartículas usadas en textiles de acuerdo a los
expertos de la industria y la academia [14].
Nanopartículas de
diferentes materiales
Efectos producidos en el textil aplicado
Plata (Ag)
Efecto anti-olor, textiles antibacteriales
Dióxido de titanio (TiO2)
Protección UV, actividad fotocatalítica antibacterial y
anti-suciedad, efecto anti-olor, funcionalización de
superficie hidrofìlica
Dióxido de Silicio (SiO2)
Funcionalización
de
superficie
hidrofóbica,
durabilidad, resistencia al desgarre, nanoencapsulación de moléculas.
Nanotubos de carbón (CNT)
Incremento de la resistencia a la tensión de fibras,
fibras
conductoras
eléctricas,
disipación
electroestática, no inflamable
Fluorocarbonos
Funcionalización de superficies hiperhidrofóbicas
Óxido de zinc (ZnO)
Protección UV, textiles antimicrobiales, textiles
repelentes al agua, textiles inteligentes para
captación de energía piezoeléctrica
Óxido de aluminio (Al2O3)
Incremento de la elasticidad y resistencia a la rotura
de las fibras
Oro (Au)
Fibras conductoras de electricidad
Negro de carbono (CB)
Pigmento negro, aditivo
conductoras de electricidad
Óxido de magnesio (MgO)
Efecto antimicrobial y antimicótico, agente auxiliar,
estabilidad térmica
Partículas
de
estratificados
de
relleno,
fibras
silicato Protección UV, protección al calor, no inflamable,
barrera de difusión de gas, portador de colorante
fibras sintéticas
5
CAPITULO 2
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
En este capítulo se presentará, el camino empleado para la síntesis de las
nanopartículas del peróxido de zinc (ZnO2), la caracterización para determinar
su estructura cristalina y morfológica, y su respuesta microbiológica ante
algunas cepas microbianas.
2.1.
SÍNTESIS DE LAS NANOPARTÍCULAS
La síntesis de las nanoestructuras de ZnO2 se realizó por el método sol-gel,
para lo cual se homogenizó la mezcla de 5 mL de peróxido de hidrógeno al
30% con 50 mL de agua y se disolvió completamente en ella un 1g de
Zn(CH3COO)2.2H2O. Asimismo, el sistema se irradió con una lámpara UV 300
W Ultra-Vitalux (Osram). La figura 2.1 muestra el montaje empleado, que fue
colocado dentro de una cámara oscura para evitar cualquier daño ocasionado
por la radiación UV.
Luego de haber obtenido un gel particulado, el medio se centrifuga, para
separar y lavar las nanopartículas precipitadas, que posteriormente son
secadas a una temperatura de 80°C durante 12 horas. Para el caso de la
funcionalización de los textiles las nanopartículas no fueron secadas sino se
mantuvieron en una suspensión coloidal en agua destilada que luego fue
diluida a diferentes concentraciones como se verá en la sección 2.3.
Figura 2.1. Montaje experimental empleado para la síntesis de nanopartículas de
ZnO2 usando radiación UV.
6
2.2.
CARACTERIZACIÓN DE LAS NANOPARTÍCULAS
La caracterización estructural y morfológica de las nanopartículas es de gran
importancia para interpretar sus propiedades físicas, químicas y
microbiológicas. Es decir, el conocimiento de estas propiedades nos permitirá
explorar las aplicaciones potenciales de estas nanopartículas que luego se
podrían usar para tener un producto innovador.
Por ello, a continuación presentamos el estudio estructural de las
nanopartículas de ZnO2 realizado mediante Difracción de Rayos-X (DRX), el
estudio morfológico realizado por Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) y
el estudio microbiológico de las nanopartículas a las cepas microbianas de
Escherichia coli, Pseudomona aeruginosa, Staphylococcus aureus y Candida
albicans.
2.2.1. Estructural
La estructura de un sólido queda determinada cuando se conoce como están
distribuidos los átomos en él, si estos no forman arreglos regulares, se dice que
tenemos un sólido amorfo. Si los átomos están agrupados en dominios en los
cuales se encuentran en posiciones definidas, estamos entonces frente a
estructuras cristalinas. Dependiendo del tamaño de estos dominios cristalinos
podremos agrupar los sólidos como nanocristalinos, policristalinos o
monocristalinos.
Una de las herramientas más potentes para el estudio estructural de un
material en general es la Difracción de Rayos X, que es la técnica que se
presentará a continuación. Además en esté trabajo también se ha empleado la
Espectroscopía Infrarroja con Transformada de Fourier.
Difracción de Rayos X
El estudio de las nanopartículas de ZnO2 se realizó empleando un
difractómetro Rigaku Miniflex II Desktop operado con una fuente de radiación
de CuKα1 (λ=0.15045 nm) a 30 kV, 20 mA y con una velocidad de barrido de
3°/min.
Para el análisis de los difractogramas se utilizó el programa TOPAS-Academic
que provee una aproximación general de la convolución y refinamiento de los
datos con una variedad de perfiles numéricos, sin la necesidad de una
convolución analítica. Esto se logra con funciones que representan, la fuente
de rayos X, la aberración del difractómetro (diámetro del goniómetro, si usa
monocromador, rejillas, etc.), así como la contribución de la muestra (tamaño
del cristalito y microdeformación). Este método es conocido como aproximación
por parámetros fundamentales.
En el presente trabajo todos los difractogramas pudieron ajustarse
satisfactoriamente usando una sola fase correspondiente al ZnO2, que posee
una estructura cúbica con grupo espacial Pa y parámetro de red de 4.874 Å,
donde las posiciones del Zn y O están localizados en los sitios (0, 0, 0) y
(0.413, 0.413, 0.413), respectivamente.
La figura 2.2 muestra los difractogramas obtenidos para las nanopartículas
sintetizadas para diferentes tiempos de irradiación UV (30, 60, 120 min). Se
pueden observar notoriamente cinco picos anchos asignados a las reflexiones
7
[111], [200], [220], [311] y [222] del ZnO2. Débilmente se registran dos
protuberancias que corresponderían a las reflexiones [210] y [211] también
correspondientes al ZnO2. Mediante el Refinamiento de Rietveld se obtuvo para
las tres muestras analizadas (30, 60 y 120 minutos) los siguientes tamaños de
dominios critalinos con los respectivos valores de microdeformación indicados
en paréntesis: 6 nm (0.19), 7 nm (0.19) y 8 nm (0.12)
Figura
2.2.
Difractograma de Rayos X de nanopartículas de ZnO2 sintetizadas para
diferentes tiempos de irradiación UV.
Espectroscopia Infrarroja con Transformada de Fourier
El análisis por espectroscopia infrarroja (IR) de un sólido permite conocer la
presencia de los enlaces a través de las vibraciones de estos. Un espectro de
absorción IR mostrará bandas de absorción que se pueden asignar a modos
específicos de vibración.
La figura 2.3 muestra un análisis realizado para tres muestras sintetizadas a
diferentes temperaturas.
La banda de absorción que se observa en el rango de 3400 a 3600 cm -1 se
atribuye a la flexión del ángulo que forma en su enlace la molécula de H 2O. Se
observa notoriamente que se presenta para la muestra sintetizada a la más
baja temperatura y que disminuye para temperaturas más altas. Esto se
explicaría porque moléculas de agua pueden quedar absorbidas en la
superficie de las nanopartículas y que no son fácilmente liberadas con el
calentamiento.
Los pequeño picos presentes a 2700 cm -1 se relacionan con el grupo funcional
–CH3, proveniente de reactivo precursor de acetato de zinc. Mientras que el
pico definido que se presenta a 2300 cm -1 corresponde a CO2 proveniente del
ambiente.
El pico ubicado a 1600 cm-1 se relaciona también con el reactivo precursor,
mientras que el pico junto a él a 1300cm-1 se atribuye grupo peróxido del ZnO2.
8
El pico a menos de 500 cm-1 corresponde al ZnO, que se encuentra más
presente a más altas temperaturas debido a que el ZnO2 se descompone.
En el presente trabajo de investigación se hizo uso del Espectofotómetro
Infrarrojo con Transformada de Fourier Prestige-21 marca Shimadzu.
Figura 2.3. Espectros infrarrojo con transformada de Fourier para nanopartículas de
ZnO2 y ZnO sinterizadas para diferentes temperaturas.
2.2.2. Morfológica
La morfología o forma de las nanopartículas puede determinar la interacción de
ellas con el medio que las rodea, por ello es de gran importancia realizar
estudios morfológicos para conocer con detalle el tamaño y distribución de las
nanopartículas, y la forma de ellas.
Una de las técnicas más potentes para realizar estudios morfológicos es la
Microscopía Electrónica de Barrido que es la que se presenta a continuación.
Microscopía Electrónica de Barrido
Este análisis morfológico de las nanopartículas de ZnO2 se realizó usando un
microscopio electrónico marca Jeol JSM-6300 operado con una aceleración de
electrones de 5 kV.
La figura 2.4 muestra las imágenes de las nanopartículas obtenidas para 30
min de irradiación UV. Donde 2.4a y 2.4b muestran dos magnificaciones
diferentes (100 kX y 200 kX respectivamente).
Las nanopartículas son conglomerados esféricos de entre 80 y 100 nm, de una
apariencia racimosa similar al que en la naturaleza se observa en las moras,
por lo cual hemos asignado a la morfología de las nanopartículas el nombre de
“morfología blackberry”.
Las pequeñas nanopartículas que constituyen cada uno de los conglomerados
son dominios cristalinos, que en tamaño no se pueden resolver por esta
técnica.
9
(b)
(a)
Figura 2.4. Micrografías electrónicas de barrido para nanopartículas obtenidas
mediante 30 min de irradiación UV, tomadas a diferentes magnificaciones (a) 100 kX y
(b) 200 kX.
2.2.3. Microbiológica
El estudio de la respuesta microbiológica de las nanopartículas de ZnO 2 se
desarrolló mediante la determinación de la Concentración Mínima Inhibitoria
(más conocida como MIC, de los términos en inglés Minimum Inhibitory
Concentration). Es decir, se determinó la concentración mínima de
nanopartículas ZnO2 capaz de inhibir 1.5 x 108 unidades formadoras de
colonias (ufc) de cada uno de los siguientes microorganismos: Escherichia coli,
Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus y Candida albicans. Para
ello se prepararon 4 diluciones seriadas al medio (1:2) de ZnO 2 a partir de una
concentración de 64,000 µg/mL (32,000; 16,000 y 8,000 µg/mL) en un volumen
total de 100mL de caldo tripticase de soya, después se agregó 100uL del
inoculo a cada una de la diluciones, se incubaron a una temperatura de 37°C
por 24 horas y luego se realizaron las siembras correspondientes de cada una
de las diluciones en Agar tripticase de soya (Merck), se incubó por 24 horas a
37°C y finalmente se realizaron las lecturas de las placas Petri. No se observó
crecimiento bacteriano en las concentraciones indicadas MIC, tal como se
puede observar en la tabla 2.1 que se muestra a continuación.
Tabla 2.1. Cantidad en µg/mL de ZnO2 necesarios para inhibir 1.5 x 108 ufc de
las cepas indicadas.
Cepas microbianas
MIC
µg/mL de ZnO2
Escherichia coli (ATCC 25922)
64,000
Pseudomona aeruginosa (ATCC 10145)
16,000
Staphylococcus aureus (ATCC 25923)
32,000
Candida albicans (ATCC 90028)
32,000
10
2.3.
FUNCIONALIZACIÓN DE LOS TEXTILES CON NANOPARTÍCULAS
Para la funcionalización de los textiles con las nanopartículas de ZnO 2 se
utilizaron suspensiones coloidales a diferentes concentraciones en donde el
medio líquido fue agua destilada y alcohol isotridecílico al 2%. El proceso de
funcionalización se realizó por medio del método de acabado por impregnación
(Foulard de impregnación), que consistió en pasar el textil a través de la
suspensión coloidal, contenida en una batea o cuba, para luego ser exprimido
entre dos rodillos que se encontraron a una presión de 4 bar. La finalidad fué
lograr una absorción uniforme y controlada a lo largo y ancho del textil. La
figura 2.5 muestra un esquema de este proceso.
Figura 2.5. Esquema del Foulard (equipo de impregnación). (1) Textil a impregnar,
(2) rodillos exprimidores, (3) cilindros guiadores, (4) batea de impregnación, (5)
suspensión con nanopartículas.
Este proceso suele expresarse en forma de % de absorción, siempre con
relación al peso seco del tejido, por lo cual es indispensable pesar el textil
antes y después de la impregnación. A este % de absorción se le conoce como
pick up y se expresa como la cantidad de producto que se le aplica a la tela en
función a la base seca de esta. El pick up obtenido normalmente se encuentra
entre 70 – 75% y se calcula según la siguiente expresión:
(1)
Luego que se ha realizado la impregnación de la suspensión con
nanopartículas se debe eliminar el agua remanente en el textil por lo que se
lleva a la estufa para secar a 120°C por 3 minutos.
2.4.
CONTROL DE CALIDAD DE LOS TEXTILES FUNCIONALIZADOS
En este trabajo se realizaron los controles de solideces al lavado, frote y sudor,
así como el análisis del tejido (gramaje, resistencia y densidad).
Adicionalmente se evaluó visualmente el cambio de color producido luego de la
funcionalización a diferentes concentraciones de la suspensión de
nanopartículas al textil teñido. Se apreció que a mayor concentración aumenta
la luminosidad del textil.
11
2.4.1. Solideces
Se denomina “solidez” a la resistencia que presenta el textil teñido a cada uno
de los agentes que son capaces de modificar su color original (cambio de color)
y/o originar un manchado sobre un testigo blanco (transferencia de color). Los
distintos agentes que pueden producir alteraciones en el color de los textiles se
pueden agrupar desde varios puntos de vista. Una de las agrupaciones es la
constituida por aquellos agentes que actúan regularmente en el proceso de
manufactura (blanqueo con peróxido de hidrógeno, blanqueo enzimático,
tratamientos térmicos, acabados funcionales, etc.) y la otra, por aquellos que
actúan en la vida activa del textil durante el uso por el consumidor final (lavado
doméstico, frote, sudor, luz, agua de mar, agua clorada, etc.).
En esta investigación se han realizado las siguientes solideces a las muestras
textiles (anexo III):
-Solidez al Lavado: Norma ISO 105/C06: 2006
-Solidez al Frote: Norma AATCC 8: 2013
-Solidez al Sudor: Norma ISO 105/E04: 2006
Los resultados de las solideces de los textiles fueron valorados en cambio y
transferencia de color. Esto se desarrolló empleando escalas de grises
estandarizadas (AATCC) y siguiendo las normas técnicas (anexo III):
-Solidez del color AATCC 1:2012, Escala de grises para cambio de color
-Solidez del color AATCC 2:2012, Escala de grises para transferencia de color
Escala de grises para transferencia de color
Esta valoración muestra la transferencia del color luego que el material textil es
sometido a una evaluación de solidez, la valoración se da según los grados 5,
4-5, 4, 3-4, 3, 2-3, 2, 1-2, 1, donde el grado 5 es el de mayor solidez (no hay
transferencia de color) y 1 el de más baja solidez (hay una gran transferencia
de color).
Figura 2.6. Escala de grises para transferencia de color. (1) Representa el color
original del textil a valorar, (2) representa la transferencia de color al testigo.
12
Escala de grises cambio de color
Esta valoración muestra el cambio de color del material textil luego que este es
sometido a una evaluación de solidez, la valoración se da según los grados 5,
4-5, 4, 3-4, 3, 2-3, 2, 1-2, 1, donde el grado 5 es el de mayor solidez (no hay
cambio de color) y 1 el de más baja solidez (hay un gran cambio de color).
Figura 2.7. Escala de grises para cambio de color. (1) Representa el color original del
textil a valorar y (2) representa el color del textil luego de ser sometido a un proceso.
A continuación describiremos brevemente como se desarrollaron cada una de
las evaluaciones de las solideces y sus valoraciones.
Solidez al lavado
Para el método de solidez al lavado inicialmente se preparó la muestra de
ensayo que consistió en unir áreas iguales (10cm x 4cm) del textil a evaluar y el
testigo multifibra, por medio de una costura simple en sus cuatro lados.
Luego se preparó la solución de lavado, disolviendo 4 g de detergente sin
blanqueador óptico (denominado detergente WOB de los términos en inglés
without optical brightener) en un litro de agua y se añadió 150 mL de la solución
antes preparada a un frasco de acero (Figura 2.8).
Se procedió a añadir 50 billas de acero a cada frasco de acero, necesarias
para simular el efecto de la fricción que se da en un lavado convencional, este
se llevó a la máquina de lavado (Launderómetro) a un precalentamiento a
50°C, luego se introdujo las muestras de ensayo dentro de cada frasco. En
estas condiciones la máquina de lavado se mantuvo por un tiempo de 45
minutos girando a 40 RPM (Figura 2.8).
Al finalizar los 45 minutos del tiempo de lavado, se retiró el recipiente y se
enjuagó la muestra textil. Luego de extraer el exceso de agua, se descosen por
3 lados la muestra de tela y el testigo multifibra, quedando ambos en contacto
sólo por un lado; llevándose a la estufa para secar a una temperatura menor de
60°C.
13
Figura 2.8. Esquema del equipo empleado para la evaluar la solidez al lavado de
los textiles: (1) Launderómetro, (2) panel de control, (3) eje axial, (4) textil
funcionalizado cosido al testigo multifibra, (5) billas de acero inoxidable y (6) frasco de
acero.
La tabla 2.2 muestra los resultados obtenidos luego de la prueba de solidez al
lavado, donde se puede observar que el textil no funcionalizado y los textiles
funcionalizados con diferentes concentraciones de nanopartículas presentan el
mismo grado de valoración en transferencia de color sobre la multifibra.
En lo que respecta al cambio de color luego de la prueba de solidez al lavado,
se puede observar que el textil no funcionalizado y los textiles funcionalizados
con suspensiones de nanopartículas a concentraciones de 20g/L y 40g/L no
presentan cambio de color notorio (grado 4 – 5, 5), mientras el textil
funcionalizado con una concentración de 60g/L, presenta un cambio de color
moderado (grado 3), esto se justifica por las evaluaciones visuales realizadas
luego de la funcionalización de los textiles, donde a mayor concentración el
textil se torna más luminoso.
Tabla 2.2. Resultados de la prueba de solidez al lavado según Norma ISO
105/C06:2006.
Evaluación
Testigo
multifibra
DW
Di-acetato
Algodón
blanqueado
Transferencia Poliamida
de color
Poliéster
Acrílico
Lana
Cambio de color
Muestras textiles
No
funcionalizada
20 g/L
40 g/L
60 g/L
4-5
4–5
4-5
4-5
4-5
4
4
4
4
4-5
5
4-5
4-5
4–5
4–5
5
4
4-5
4
4-5
4-5
4-5
5
4-5
4-5
4-5
4
3
14
Solidez al frote
Para esta evaluación inicialmente se acondicionaron las muestras textiles (no
funcionalizada y funcionalizadas) aproximadamente por 4 horas a una
temperatura ambiente de 20°C ± 2°C y 65% ± 2% de humedad relativa.
Terminado el acondicionamiento se sujetó la muestra de 14 cm x 5 cm a
evaluar con la cara hacia arriba a la base del equipo Frotómetro sobre una lija
de agua y por medio del dispositivo de sujeción (placa metálica) se fijo la
muestra en la base del Frotómetro, de tal forma que la dirección diagonal del
textil se encontró en dirección paralela al movimiento de la clavija de 1.6 cm de
diámetro. Todo este montaje se puede apreciar claramente en la figura 2.9.
Para este ensayo se realizaron dos tipos de solidez al frote: en seco y en
húmedo.

Frote en seco: Se colocó el testigo monofibra en el extremo de la clavija
y se sujetó con un gancho. El testigo monofibra se colocó en el sentido de los
hilos paralelos a la dirección en la que se movió la clavija frotadora.
Seguidamente se bajó la clavija sobre la muestra y se empezó a frotar 10
veces, una por segundo sobre la muestra, a lo largo de una longitud de 10.4 cm
x 0.3 cm, ejerciendo una fuerza de 9 ± 2 N.

Frote en húmedo: En este caso primero se humedeció el testigo
monofibra con agua destilada asegurándose que tenga un pick up de 65%.
Luego se continuó el procedimiento siguiendo los mismos pasos que se usaron
para el frote en seco, se retiró el testigo monofibra y se dejó secar al ambiente,
para finalmente realizar su respectiva valoración.
En ambos casos el testigo monofibra se acondicionó y se eliminó cualquier
material fibroso extraño que pudiera interferir en la evaluación.
Figura 2.9 Esquema del equipo Frotómetro: (1) Placa sujetadora, (2) tela
funcionalizada, (3) testigo monofibra de algodón blanqueado, (4) lija de agua y (5)
clavija o tarugo.
En la tabla 2.3 se puede observar que la concentración de nanopartículas
interfiere mínimamente en la solidez al frote en seco. Respecto al frote húmedo
las telas funcionalizada y no funcionalizadas presentan el mismo resultado, no
importando la concentración de nanopartículas aplicada.
15
Tabla 2.3. Resultados de la prueba de solidez al frote según Norma AATCC 8:2013.
Muestras
textiles
No
funcionalizada
20 g/L
40 g/L
60 g/L
Evaluación
Frote seco Frote Húmedo
4-5
3
4
3-4
3-4
3
3
3
Solidez al sudor
Para el método de solidez al sudor inicialmente se preparó la muestra de
ensayo que consistió en unir áreas iguales (10cm x 4cm) del textil a evaluar y el
testigo multifibra, por medio de una costura simple en uno de sus lados cortos.
Luego se prepararon soluciones ácida (pH 5.5) y alcalina (pH 8.0), que simulan
el sudor del cuerpo humano, se vertió 150 ml en cada placa Petri que
contenían las muestras de ensayo a evaluar. Las muestras quedaron cubiertas
completamente (sumergidas) por las diluciones que simulan el sudor durante
30 minutos a temperatura ambiente.
Seguidamente, se decantó la solución y se escurrió ligeramente la muestra
para eliminar el exceso de agua en su superficie. Luego se colocó entre dos
placas de resina acrílica, y se ubicó en el equipo de Transpiración bajo una
presión de 12.5 kPa.
El equipo de Transpiración, conteniendo la muestra textil, se introdujo dentro de
una estufa durante 4h a 37°C ± 2°C. Al terminar el tiempo las muestras textiles
fueron retiradas y se secaron al aire a una temperatura menor de 60°C.
Figura 2.10 Esquema del equipo de Transpiración: (1) Sujetador de las placas de
acrílico, (2) placas de acrílico, (3) base, (4) pesa, (5) estufa y (6) textil funcionalizado
cosido a la multifibra.
16
En la tabla 2.4 se presentan los resultados obtenidos, donde claramente se
muestra que la presencia de las nanopartículas en los textiles funcionalizados
no ocasiona transferencia ni cambio de color, es decir presentan una excelente
solidez al sudor.
Tabla 2.4. Resultados de la prueba de solidez al sudor según Norma ISO
105/E04:2006
Evaluación
Testigo
Multifibra
DW
Muestra textiles
No
funcionalizada
20 g/L
40 g/L
60 g/L
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
Di-acetato
Algodón
blanqueado
Transferencia
Poliamida
de color
Poliéster
Acrílico
Lana
Cambio de color
2.4.2. Pruebas físicas
La determinación de las pruebas físicas de un textil consiste en caracterizar
completamente las características mecánicas que este posee.
En el presente trabajo se han evaluado las siguientes pruebas físicas de las
muestras textiles, según las normas indicadas (anexo III):
-Densidad del tejido: Norma ASTM D3775(2012)
-Gramaje del tejido: ASTM D3776 – 09a(2013)
-Resistencia del tejido: ASTM D5034 – 09(2013)
-Ligamento del tejido: NTP 231.141:1985(2010)
-Título del hilo: ASTM D1059 – 01(2010)
A continuación describiremos brevemente como se desarrollaron cada una de
las evaluaciones:
Densidad del Tejido
Es la cantidad de hilos por unidad de longitud del tejido. El proceso para su
determinación consistió en contar en número de hilos que están dentro de una
pulgada o un centímetro lineal, haciendo uso del instrumento denominado
17
Cuentahílos. En la figura 2.11, se puede observar el modo de empleo del
instrumento.
Figura 2.11 Esquema del equipo Cuentahilos. (1) Lente de vidrio, (2) longitud de
medida y (3) tejido textil.
La tabla 2.5 muestra los resultados para los textiles evaluados, se puede
observar que la cantidad de hilos de urdimbre permanece constante en todas
las muestras de tela mientras que en el sentido de los hilos de trama hay un
incremento de la cantidad de hilos (encogimiento en esa dirección) para las
muestras funcionalizadas con nanopartículas de ZnO2.
Tabla 2.5.
indicadas.
Resultados de la densidad del tejido para las muestras textiles
Muestras
textiles
N° Hilos/pulgada
Urdimbre
Trama
116
57
116
59
40g/L
116
59
60g/L
116
60
No
funcionalizada
20g/L
Este ligero encogimiento observado es una propiedad típica del algodón que
todos los usuarios de esta fibra han experimentado en la práctica, por lo que no
podemos con certeza atribuirlo al proceso de funcionalización y al mecanismo
que podría estar jugando las nanopartículas en él.
18
Gramaje del Tejido
Este parámetro nos da información de la cantidad de masa textil por unidad de
área. Las unidades que generalmente se usan son g/m2.
Para su determinación, se usó un Sacabocado, que es un instrumento que
consta de cuchillas en la base, las cuales cortan el tejido en forma circular al
presionar y girar el cilindro de presión (área de corte = 100 cm2). La figura 2.12
muestra el corte transversal de este equipo.
1
Área de
corte
1
2
1
4
3
1
1
100 cm
2
Figura 2.12 Esquema del corte transversal del Sacabocado, donde (1) cilindro de
presión, (2) cuchillas, (3) tejido textil y (4) espuma. El área de corte del tejido indica el
tamaño y forma de la muestra a utilizar.
La tabla 2.6 presenta los resultados obtenidos para las muestras textiles
analizadas. Se observa que, el gramaje de las muestras se incrementa con el
aumento de la concentración de la suspensión de nanopartículas de ZnO2.
Tabla 2.6 Resultados de gramaje (g/m2) para las muestras de textil indicadas.
Muestras
textiles
No
funcionalizada
20g/L
Gramaje (g/m2)
40g/L
275.00
60g/L
280.99
265.87
272.93
Este resultado podríamos fácilmente esperarlo considerando que al aumentar
la concentración de nanopartículas de ZnO2 en la suspensión, aumenta la
presencia de ellas en el textil y por lo tanto la masa de este se incrementa.
Resistencia del Tejido
Este parámetro representa la carga en libras o kilogramos que soporta el textil
por unidad de longitud. Para la evaluación de la resistencia a la rotura y la
elongación de los tejidos se utilizó el Método Grab (anexo III).
19
Para estas evaluaciones se utilizó el dinamómetro Scott, donde la muestra de
tela (4 x 6 pulgadas) se sujetó por dos mordazas (superior e inferior), ambas de
1 pulgada de ancho y distanciadas en 3 pulgadas. Al arrancar el dinamómetro
con la palanca de marcha, las mordazas se desplazaron en sentido contrario,
de tal manera que se ejerció una fuerza de tracción sobre el tejido. Cuando el
tejido empezó a romperse, el dinamómetro se detuvo con la palanca de
contramarcha, y tomó como medida (en el dial) la cantidad de libras que
soportó el textil.
Figura 2.13 Esquema del dinamómetro Scott para medir resistencia a la ruptura y
elongación de las telas. (1) Dial, (2) rachet, (3) contrapeso, (4) mordaza superior, (5)
mordaza inferior, (6) tejido textil, (7) palanca de contramarcha y (8) palanca de
marcha.
Los resultados de resistencia del tejido se muestran en la tabla 2.7. Se puede
observar que para el sentido de la urdimbre, la relación resistencia/cantidad de
nanopartículas es inversa. Así la muestra textil funcionalizada con una
suspensión de concentración igual a 60 g/L tiene la menor resistencia. Por otro
lado para el sentido de la trama se tiene un aumento de la resistencia para
todos los textiles funcionalizados.
20
Tabla 2.7 Resultados de la resistencia del tejido en la dirección de la urdimbre y la
trama para las muestras indicadas.
Muestras
textiles
Resistencia al tejido (kg/m)
Urdimbre
Trama
745.41
608.92
813.65
673.23
40g/L
801.84
666.67
60g/L
633.86
717.85
No
funcionalizada
20g/L
Este efecto podemos interpretarlo en conexión con los resultados obtenidos
para la densidad del tejido, donde se observa el aumento de hilos de trama, lo
que le conferiría mayor resistencia en esa dirección. Por otro lado en dirección
de la urdimbre se observa que el textil funcionalizado con una suspensión de
20g/L presenta un aumento de la resistencia. Pero este valor disminuye
sostenidamente a medida que aumenta la presencia de nanoparticulas en el
textil. Esto podría deberse a que el ZnO2 afecta la fibra.
Ligamento del tejido
Determina la manera de entrecruzar los hilos (urdimbre), con las pasadas
(trama) y cuyo conjunto de evoluciones se repite constantemente a lo largo y a
lo ancho del tejido. Los ligamentos fundamentales son: tafetán, sarga y raso.
De la figura 2.14 se puede observar claramente que el ligamento de los textiles
empleados es una sarga 3/1, lo que significa que la evolución del hilo es 3
tomados (hilo encima de la pasada) y 1 dejado (hilo debajo de la pasada).
Figura 2.14 (a) Esquema del ligamento sarga 3/1 en donde (1) hilos de trama y (2) hilo
de urdimbre. (b) Micrografía electrónica de barrido del tejido utilizado en el presente
trabajo.
21
Título del hilo
Es una característica técnica que relaciona la masa por unidad de longitud o
viceversa. Existen dos sistemas de numeración, el sistema Indirecto como los
sistemas inglés (Ne) y métrico (Nm) y el sistema Directo, como los sistemas
Denier (De) y Tex (tex).
El proceso para su determinación, consistió en deshilachar el tejido, luego se
midieron y pesaron los hilos obtenidos.
La tabla 2.8 muestra los resultados de título del hilo para las muestras
funcionalizadas analizadas. Se observa una mínima diferencia entre los títulos
de los hilos de urdimbre de todas las muestras, aproximadamente entre los
valores de 0.04 y 0.14. El título de los hilos de trama tiene la tendencia a
disminuir conforme se incrementa la concentración de suspensión de ZnO2
impregnada al tejido textil.
Tabla 2.8 Título del hilo en sistema inglés (Ne).
Muestras
textiles
Título (Ne)
Urdimbre
Trama
19.29
11.82
19.38
11.62
40g/L
19.25
11.43
60g/L
19.11
11.42
No
funcionalizada
20g/L
La leve disminución del título de los hilos de trama podría deberse al
incremento de la presencia de las nanopartículas de ZnO 2. ya que estas al
adherirse en la superficie de los hilos hacen que aumenten el peso y por tanto
que el título sea más grueso.
2.4.3. Microbiológica
La funcionalización de los textiles fue medida a través de la norma AATCC –
Método de prueba 100 (anexo III), la cual consistió en colocar un trozo de tela
de 5 cm x 5 cm funcionalizado con nanopartículas de peróxido de zinc sobre
una placa Petri estéril. Luego fue impregnado con 1 mL de la cepa problema a
ensayar (Escherichia coli y Pseudomonas aeruginosa) a una concentración de
1,5 x 108 ufc (figura 2.15a). Un trozo de tela se sembró inmediatamente (tiempo
cero) y el otro a las 24 horas de incubación a 37°C.
Después de la impregnación e incubación con la cepa a estudiar, el textil fue
sometido a un lavado con 100 mL de agua destilada estéril (figura 2.15b).
Luego se prepararon diluciones de 10-1 hasta 10-5 del agua de lavado, estas
fueron sembradas en medio Agar Tripticase de Soya y se incubaron por 24
horas a 37°C. Finalmente se realizaron las lecturas correspondientes.
22
(a)
(b)
Figura 2.15 (a) Tela impregnada con la bacteria problema. (b) Solución de
lavado.
La figura 2.16 muestra los resultados obtenidos para las evaluaciones
correspondientes a (a) Pseudomonas aeruginosa y (b) Escherichia coli. En
ambos casos se presentan comportamientos análogos, es decir las muestras 1
y 2 (correspondientes al textil no funcionalizado y al funcionalizado con una
suspensión de 20g/L de nanopartículas de ZnO2 respectivamente) mostraron
desarrollo bacteriano, lo que en el caso de la Pseudomonas aeruginosa es muy
notorio debido a la pigmentación verdosa de la bacteria, mientras para el caso
de la Escherichia coli se observa en la foto sólo como una ligera opacidad.
Por otro lado para ambas cepas las muestras funcionalizadas con
suspensiones de 40 y 60g/L de nanopartículas de ZnO2, no permiten el
desarrollo de las bacterias.
Figura 2.16. Resultado de las placas para (a) Pseudonoma aeruginosa (b)
Escherichia coli. En ambos casos las muestras (1) y (2) muestran desarrollo de
las bacterias y las placas (3) y (4) muestran las bacterias no desarrollan.
23
2.4.4. Morfológico
La información de la ubicación y distribución de las nanopartículas de ZnO 2 en
la superficie de las fibras textiles es de gran importancia para entender el
comportamiento antimicrobiano que estas presentan.
La figura 2.16 presenta las micrografías electrónicas de barrido para la muestra
no funcionalizada (1) y muestras funcionalizadas con diferentes
concentraciones de la suspensión de ZnO2, (2) 20g/L, (3) 40g/L y (4) 60g/L.
Se puede identificar al ZnO2 como depósitos blancos distribuidos
heterogéneamente en ciertas zonas de la superficie de la fibra. Notoriamente
se puede reconocer que para el caso de mayor concentración, se observan
encostrados de ~ 30 µm de tamaño.
1
2
3
4
Figura 2.16. Micrografías electrónicas de barrido para: (1) textil no
funcionalizado, (2) textil funcionalizado con una suspensión de 20g/L, (3) 40 g/L
y (4) 60 g/L.
24
CAPITULO 3
CONCLUSIONES
FUTUROS
Y
SUGERENCIAS
PARA
TRABAJOS
Se sintetizó nanopartículas de ZnO2 por medio del método de sol-gel
obteniéndose suspensiones a diferentes concentraciones. Estas contienen 2%
de un tensoactivo que mejora las propiedades hidrofílicas de los textiles
funcionalizados.
Los resultados de solideces o resistencia del color al lavado doméstico, frote y
sudor muestran que la funcionalización con nanopartículas de ZnO2 no afecta
el color del textil, es decir la evaluación antes y después de la aplicación son
similares en cambio de color del textil y transferencia de color hacia otras fibras
textiles adyacentes como el testigo multifibra o el testigo monofibra de algodón
blanqueado.
La comparación de las propiedades físicas del textil funcionalizado con
nanopartículas de ZnO2 versus el textil original en densidad, gramaje y
resistencia muestran un incremento de cada uno los valores, significando esto
un fortalecimiento del textil y no un deterioro del mismo.
La funcionalización del textil con nanopartículas de ZnO2 produce un cambio
de color sobre el textil original, este cambio de color es previsible y usual en
todas las aplicaciones de acabados textiles en la industria previéndose el
mismo en el desarrollo del color.
Los textiles funcionalizados con la suspensión de nanopartículas de ZnO 2 a
concentraciones mayores de 40g/L, reducen 100% el crecimiento de las
bacterias Pseudonoma aeruginosa y Escherichia coli, representando esto la
muerte de las mismas.
De estos resultados podemos concluir que el ZnO2 en forma de nanopartículas
se comporta como un agente antimicrobiano y antimicótico.
Los valores de las MIC (concentración mínima inhibitoria) obtenidos para las
cuatro cepas (Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus
aureus y Candida albicans) no son necesariamente los indicadores de las
concentraciones de las suspensiones de las nanopartículas a emplear en un
proceso de impregnación con foulard, dado que en el ZnO2 incorporado al textil
después de la funcionalización modifica su concentración
Sugerencias
Analizar la afección de la aplicación de las nanopartículas de ZnO2 en el grado
de polimerización del algodón.
Verificar la resistencia de la funcionalización del textil con las nanopartículas de
ZnO2 a los ciclos de lavados domésticos y comerciales.
Ampliar la investigación realizando pruebas de funcionalización sobre otros
tejidos de material diferente al analizado, como por ejemplo 100% poliéster,
mezclas de poliéster-algodón, viscosa-algodón, etc.
25