Nanopartículas de sílice obtenidas a partir del bagazo de caña para la desinfección de Escherichia coli y Pseudomona aeruginosa

In this work, the synthesis of silica nanoparticles (SiNPs) obtained from sugarcane bagasse (BC) residues was carried out. The resulting material was evaluated by different particle and material characterization methods. Scanning electron microscopy (SEM) revealed particles with a size smaller than...

Full description

Autores:
Montaña Contreras, Angélica María
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2021
Institución:
Universidad de los Andes
Repositorio:
Séneca: repositorio Uniandes
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/50940
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/1992/50940
Palabra clave:
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Bagazo de caña
Sílice
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Escherichia coli
Pseudomonas aeruginosa-Investigaciones
Ingeniería
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description In this work, the synthesis of silica nanoparticles (SiNPs) obtained from sugarcane bagasse (BC) residues was carried out. The resulting material was evaluated by different particle and material characterization methods. Scanning electron microscopy (SEM) revealed particles with a size smaller than 100 nm, heterogeneous distribution and spherical morphology. The SEM result confirmed the chemical nature of the nanomaterial and the Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis data evidenced a Si - O - Si vibration peak, which validates the synthesis of silica by the method used. In addition, the functionalization of cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB) on its surface was achieved. The X-ray diffraction (XRD) results showed a characteristic peak of amorphous silica, and the measurement of the zeta potential of the nanoparticles indicated the negative electrostatic charge on their surface. Six different concentrations of the synthesized SiNPs (10000 mg/L, 5000 mg/L, 500 mg/L, 50 mg/L, 5 mg/L, 0.5 mg/L) were used to study the growth inhibitory effect of Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa, which produced a significant reduction of colony forming units in both strains. When a range of concentrations between 500 - 10000 mg/L of SiNPs was used, there was total inhibition of bacterial growth in both cases. Likewise, ranges of SiNPs concentrations where the minimum inhibitory concentration (MIC) can be found were also identified. The experiments were carried out under controlled conditions of temperature, agitation and time; identifying that at 75 minutes of incubation there was a greater inhibition of bacterial growth in the MIC determination assay, compared to the samples that were subjected to longer incubation times.
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Scanning electron microscopy (SEM) revealed particles with a size smaller than 100 nm, heterogeneous distribution and spherical morphology. The SEM result confirmed the chemical nature of the nanomaterial and the Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis data evidenced a Si - O - Si vibration peak, which validates the synthesis of silica by the method used. In addition, the functionalization of cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB) on its surface was achieved. The X-ray diffraction (XRD) results showed a characteristic peak of amorphous silica, and the measurement of the zeta potential of the nanoparticles indicated the negative electrostatic charge on their surface. Six different concentrations of the synthesized SiNPs (10000 mg/L, 5000 mg/L, 500 mg/L, 50 mg/L, 5 mg/L, 0.5 mg/L) were used to study the growth inhibitory effect of Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa, which produced a significant reduction of colony forming units in both strains. When a range of concentrations between 500 - 10000 mg/L of SiNPs was used, there was total inhibition of bacterial growth in both cases. Likewise, ranges of SiNPs concentrations where the minimum inhibitory concentration (MIC) can be found were also identified. The experiments were carried out under controlled conditions of temperature, agitation and time; identifying that at 75 minutes of incubation there was a greater inhibition of bacterial growth in the MIC determination assay, compared to the samples that were subjected to longer incubation times.En este trabajo se realizó la síntesis de nanopartículas de sílice (SiNPs) obtenidas a partir de residuos del bagazo de la caña de azúcar (BC). El material resultante fue evaluado por diferentes métodos de caracterización de partículas y materiales. A través de la microscopía electrónica de barrido (SEM) se evidenciaron partículas con un tamaño menor a 100 nm, de distribución heterogénea y morfología esférica. El resultado de SEM confirmó la naturaleza química del nanomaterial y los datos del análisis de la espectroscopía infrarroja de transformada de Fourier (FTIR) evidenciaron un pico de vibración de Si - O - Si, que valida la síntesis de sílice por el método empleado. Además, se logró la funcionalización del bromuro de cetil trimetil amonio (CTAB) en la superficie de éste. Los resultados de la difracción de rayos X (DRX), mostraron un pico característico de la sílice amorfa, y la medición del potencial zeta de las nanopartículas, indicó la carga electrostática negativa en la superficie de éstas. Seis concentraciones diferentes de las SiNPs sintetizadas (10000 mg/L, 5000 mg/L, 500 mg/L, 50 mg/L, 5 mg/L, 0.5 mg/L), fueron usadas para estudiar el efecto inhibitorio del crecimiento de Escherichia coli y Pseudomonas aeruginosa, las cuales produjeron una reducción significativa de las unidades formadoras de colonia en ambas cepas. Cuando se empleó un rango de concentraciones entre 500 - 10000 mg/L de SiNPs, se presentó total inhibición del crecimiento bacteriano en ambos casos. Igualmente, se identificaron rangos de concentraciones de SiNPs en donde puede encontrarse la concentración mínima inhibitoria (CMI). Los experimentos realizados se llevaron a cabo en condiciones controladas de temperatura, agitación y tiempo; identificando que a los 75 minutos de incubación se presenta una mayor inhibición del crecimiento bacteriano en el ensayo de determinación del CMI, en comparación con las muestras que se sometieron a mayores tiempos de incubación.Magíster en Ingeniería AmbientalMaestría68 hojasapplication/pdfspaUniversidad de los AndesMaestría en Ingeniería AmbientalFacultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería Civil y AmbientalNanopartículas de sílice obtenidas a partir del bagazo de caña para la desinfección de Escherichia coli y Pseudomona aeruginosaTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Texthttp://purl.org/redcol/resource_type/TMTratamiento del aguaBagazo de cañaSíliceNanopartículasEscherichia coliPseudomonas aeruginosa-InvestigacionesIngeniería201823480PublicationORIGINAL23541.pdfapplication/pdf11969237https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/0e218335-58cf-46e8-bd95-a736fd5c68f2/download4127c3a6ea91f025457aec695ad555f1MD51THUMBNAIL23541.pdf.jpg23541.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg9882https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/74999b47-4bb6-4f72-9e34-e8c69f6c65ff/download451d7c7e360f247e57b72db4ed626b49MD55TEXT23541.pdf.txt23541.pdf.txtExtracted texttext/plain107709https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/5224ffbd-04c7-477a-8a73-d36ee90f3ca7/download518d55cb178b74c9776cc4ccc611e538MD541992/50940oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/509402023-10-10 19:26:27.151https://repositorio.uniandes.edu.co/static/pdf/aceptacion_uso_es.pdfopen.accesshttps://repositorio.uniandes.edu.coRepositorio institucional Sénecaadminrepositorio@uniandes.edu.co