Publicación: Evaluación toxicológica de carbon dots producidos a partir de Molinia caerulea y Elaeis guineensis
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Resumen en español
RESUMEN: Las enfermedades transmisibles causadas por la presencia de microorganismos patógenos, como Staphylococcus aureus y Escherichia coli, en aguas, alimentos y ambientes hospitalarios, han generado no solo un impacto negativo en la salud pública, sino también evidentes pérdidas económicas. Especialmente en países con condiciones de agua y saneamiento deficientes. Para el control de estos microorganismos se han empleado antibióticos que pueden generar resistencia. Teniendo como consecuencia el desarrollo de condiciones graves y obligando al uso de concentraciones más altas de dichos antibióticos o de sustancias químicas cada vez más potentes. En los últimos años, nanomateriales como nanopartículas de plata, oro y derivados de fuentes vegetales han ganado reconocimiento por ser utilizados como alternativa efectiva ante posibles agentes infecciosos. Sin embargo, persiste en la actualidad la necesidad de ampliar las estrategias que se utilizan como mecanismo de prevención y control de microorganismos patógenos disminuyendo los efectos adversos. Este proyecto tuvo como finalidad medir el potencial de los nanomateriales carbonosos como los Carbon dots (CD) para el desarrollo de aplicaciones que permitieran el control de microorganismos. Para ello se definieron tres etapas: 1) Se llevó a cabo la prueba del Poder Bactericida para determinar la actividad bacteriana de los Carbon dots (CD), sintetizados a partir de biomasa residual (Biochar) de las especies Molinia caerulea y Elaeis guineensis, en las bacterias Escherichia coli ATCC 8739, Staphylococcus aureus ATCC 6538 y la levadura Saccharomyces cerevisiae ATCC 9763. Teniendo en cuenta la norma NTC 5150, y concentración en partes por millón (ppm), pH y tiempo en minutos de exposición de los microorganismos con el nanomaterial; 2) Se analizó el ensayo Microtox® en cuerpos de agua para estimar el efecto de los CD al final de su vida útil; y 3) Se analizó la prueba MTT para corroborar la citotoxicidad de los nanomateriales, la cual se realizó con CD de E. guineensis y la línea celular NIH/3T3 (fibroblastos embrionarios de ratón). De acuerdo con los resultados obtenidos, los CD a partir de E. guineensis y M. caerulea son nanomateriales inhibidores de los microrganismos evaluados. El ensayo Microtox® para CD de Elaeis guineensis no arrojó toxicidad, y los CD de Molinia caerulea se clasificaron como moderadamente tóxicos; y, finalmente, como resultado del ensayo MTT se obtuvo que los CD de E. guineensis no son citotóxicos. Los tres estudios abordados muestran que los nanomateriales estudiados tienen potencial para el desarrollo de aplicaciones que pretendan el control de microorganismos. Al comparar los resultados obtenidos respecto a revisión bibliográfica para los CD estudiados, utilizando una ponderación de estos, se concluye que los CD de E. guineensis son el nanomaterial con el mayor potencial para la elaboración de un producto para el control de microorganismos.
Resumen en inglés
ABSTRACT: Communicable diseases caused by the presence of pathogenic microorganisms such as Staphylococcus aureus and Escherichia coli in water, food and hospital environments have generated a negative impact on public health and economic losses, especially in countries with poor water and sanitation conditions. Antibiotics are often used to control these microorganisms, which can generate resistance leading to serious conditions, and forcing the use of higher concentrations of these antibiotics or increasingly potent chemicals. For this reason, there is a need to expand the strategies that are used as a mechanism of prevention and control of pathogenic microorganisms, reducing the adverse effects. In recent years, nanomaterials such as nanoparticles of silver, gold and derivatives from plant sources have gained recognition for being used as an effective alternative to possible infectious agents. Therefore, this project aimed to measure the potential of carbonaceous nanomaterials such as carbon dots (CD) for the development of applications that allow the control of microorganisms and that are of interest in public health. For this, three stages were defined: 1) the Bactericidal Power test was carried out to determine the bacterial activity of Carbon dots (CD), synthesized from residual biomass (Biochar) of Molinia caerulea and Elaeis guineensis species, on Escherichia coli ATCC 8739 bacteria, Staphylococcus aureus ATCC 6538 and the yeast Saccharomyces cerevisiae ATCC 9763, taking into account the NTC 5150 standard, and concentration in parts per million (ppm), pH and time in minutes of exposure of the microorganisms with the nanomaterial; 2) the Microtox® test was analyzed in bodies of water to estimate the effect of the CDs at the end of their useful life; and 3) the MTT test was analyzed to corroborate the cytotoxicity of the nanomaterials, which was performed with CDs of E. guineensis and the NIH/3T3 cell line (mouse embryonic fibroblasts). According to the results obtained, the CDs from E. guineensis and M. caerulea are inhibitory nanomaterials for the microorganisms evaluated; the Microtox® test for Molinia caerulea CDs showed no toxicity, and the Elaeis guineensis CDs were classified as moderately toxic; and finally, as a result of the MTT test, the E. guineensis CDs were not cytotoxic. The three studies addressed show that the nanomaterials studied have potential for the development of applications that aim to control microorganisms. When comparing the results obtained for the CDs studied, using a weighting of these, it is concluded that E. guineensis CDs are the nanomaterial with the greatest potential for the development of a product for the control of microorganisms.