COMPOSICIÓN DE SILICATOS DE ALUMINIO Y NANOPARTÍCULAS DE PLATA COMO BACTERICIDAS.

Composición de silicatos de aluminio y nanopartículas de plata como bactericidas.

La presente invención se refiere a una composición de un polvo nanocompuesto o nanoestructurado que comprende un silicato de aluminio y distribuidas sobre su superficie nanopartículas de plata de tamaños inferiores a 50 nm, a su uso como bactericida y a un procedimiento de obtención de dicha composición.

Composición de silicatos de aluminio y nanopartículas de plata como bactericidas.

La presente invención se refiere a una composición de silicato de aluminio y nanopartículas de plata de tamaño inferior a 50 nm distribuidas sobre su superficie, a su uso como bactericida y a un procedimiento de obtención de dicha composición.

Estado de la técnica anterior

Son bien conocidas las propiedades antibacterianas de la plata en bajas concentraciones frente a una amplia gama de patógenos, incluidas las cepas de bacterias comunes causantes de las infecciones asociadas a implantes, así como su no toxicidad para células de mamíferos. La mayor parte de los biomateriales que contienen plata como sustancia antimicrobiana consisten en la forma elemental o catiónica del metal soportada tanto por matrices orgánicas como inorgánicas. Está estudiada la actividad antimicrobiana en los casos de polímeros y biovidrios que contienen plata, pero no es así en el caso de materiales compuestos nanoestructurados silicato de aluminio-plata.

Recientemente, se han publicado estudios sobre la obtención de compuestos de caolín con nanopartículas de plata [Patakfalvi, P., Dékány, I. Applied Clay Science, 2004, 25, pp. 149-159; Patakfalvi, P., Dékány, I. Proceeding of SPIE-The international society for optical engineering, 2003, 5118, pp. 657-667; Patakfalvi, P., Oszkó, A., Dékány,

I. Colloids and Surface A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2003, 220, pp. 45-54], En estos trabajos se propone la síntesis de nanopartículas de plata en el espacio interlaminar del caolín, habiendo sido éste previamente disgregado al intercalar dimetil sulfóxido. En ninguno de los casos citados se evaluó la capacidad antimicrobiana de estos materiales, únicamente se presentaron como posibles aplicaciones de los mismos en usos como componentes fotosensibles, catalizadores, en fotocatálisis, en espectroscopia Raman de superficie mejorada y en análisis químico.

La actividad biocida de las nanopartículas de plata está influenciada por su tamaño: a menor tamaño, mayor actividad antimicrobiana, por lo que la aglomeración de las nanopartículas presenta un problema frente a dicha actividad.

Descripción de la invención

Los inventores de la presente solicitud han encontrado una solución para evitar la aglomeración de las nanopartículas de plata mediante el uso de dichas nanopartículas sobre la superficie de distintos sustratos, y en particular sobre silicatos de aluminio, que confieren a dicha composición una característica de nula toxicidad para su utilización en aplicaciones médicas, textiles entre otras.

La presente invención proporciona una composición en polvo nanocompuesto o nanoestructurado que comprende un silicato de aluminio y, adherido a su superficie, nanopartículas de plata de tamaños inferiores a 50 nm. También proporciona un procedimiento de obtención de dicha composición así como el uso del mismo como bactericida.

Por tanto, un primer aspecto de la presente invención se refiere a una composición (a partir de ahora composición de la invención) que comprende un silicato de aluminio y nanopartículas de plata de tamaño menor a 50 nm distribuidas sobre su superficie. Preferiblemente el tamaño de las nanopartículas de plata es menor a 20 nm.

En una realización preferida dichas nanopartículas de plata están depositadas sobre la superficie del silicato de aluminio, pudiendo estar dicho silicato de aluminio tanto hidratado como no hidratado.

Preferiblemente el silicato de aluminio se selecciona de entre caolín, metacaolín, montmorillonita, mica o cualquiera de sus combinaciones. Más preferiblemente el silicato de aluminio es caolín.

En una realización preferida el porcentaje en peso de plata es de entre el 0, 01 y el 15% con respecto a la composición final. En una realización más preferida el porcentaje en peso de plata es de entre el 0, 1 y el 0, 8% en peso.

Un segundo aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de la composición de la invención (a partir de ahora procedimiento de la invención) , que comprende las etapas:

a) suspensión acuosa del silicato de aluminio con un agente surfactante,

b) adición a la suspensión obtenida en (a) de un precursor de plata, y

c) reducción de la plata del producto obtenido en (b) .

Por “agente surfactante” en la presente invención se entiende aquella sustancia o producto que posee la capacidad de disminuir la tensión superficial entre dos superficies en contacto. Los agentes surfactantes son moléculas que tienen una parte hidrofílica y otra parte hidrofóbica, conocidas por cualquier experto en la materia.

En una relación preferida el procedimiento de la invención además comprende un ajuste de pH entre 6 y 7, a la suspensión obtenida en la etapa (a) .

El procedimiento de la invención en una realización preferida comprende además una etapa (b’) de precipitación de iones plata a pH entre8y10 mediante agitación de la suspensión obtenida en la etapa (b) .

Preferiblemente el procedimiento de la invención comprende además un filtrado, lavado con agua y secado a temperaturas de entre 50 y 100ºC del producto obtenido en la etapa (b’) .

En otra realización preferida el procedimiento de la invención además comprende un filtrado, lavado con agua y secado a temperaturas de entre 50 y 100ºC del producto obtenido en la etapa (c) .

Preferiblemente el precursor de plata es AgNO3.

En una realización preferida la reducción se realiza con un agente reductor que se selecciona entre H2 y NaBH4.

La principal ventaja del procedimiento de la invención respecto al estado de la técnica actual lo constituye el hecho de que se evita la aglomeración de las nanopartículas de plata por encontrarse adheridas al sustrato, es decir, al silicato de aluminio.

En una alternativa al procedimiento de la invención, éste se realiza mediante la deposición de nanopartículas de plata en la superficie del silicato de aluminio (hidratado o no hidratado) . De esta forma, el procedimiento comprende las etapas:

a) Preparación de una suspensión acuosa de silicato de aluminio a la que se le añade un surfactante preferiblemente de carácter aniónico en baja concentración,

b) ajuste del pH entre 6 y 7 con una disolución acuosa de HNO3 1 M, de modo que se mantiene la buena dispersión del caolín a la vez que las condiciones de pH están lejos de favorecer la precipitación del precursor de plata,

c) adición, en ausencia de luz, de una disolución acuosa de la sal de plata precursora con la concentración necesaria para que el contenido de plata elemental sea de entre el 0, 01 y el 8% peso en el compuesto final, referido al contenido en sólidos de silicato de aluminio, preferentemente al 1% en peso de plata,

d) agitación fuerte de la suspensión, ajustando el pH a 9, de modo que se precipitan cationes Ag+ como óxido, Ag2O,

e) filtrado, lavado con agua destilada y secado del polvo resultante, y

f) reducción en atmósfera de H2 en el intervalo de temperaturas comprendido entre 150 y 500ºC, preferentemente 350ºC.

Otra alternativa al procedimiento de la invención se refiere a la deposición de la plata que comprende las etapas:

a) Preparación de una suspensión acuosa con el polvo de silicato de aluminio a la que se le añade un surfactante preferiblemente aniónico en baja concentración,

b) Ajuste del pH de entre 6 y 7 con una disolución acuosa de HNO3 1 M, de modo que se mantiene la buena dispersión del silicato de aluminio a la vez que las condiciones de pH están lejos de favorecer la precipitación del precursor de plata,

c) Adición gota a gota de la cantidad necesaria de la disolución del precursor de plata, preferiblemente AgNO3, para obtener en el producto final una concentración de Ag0 es entre el 0, 01 y el 8% peso en el compuesto final, manteniendo fuerte agitación durante 10 minutos, preferentemente al 1% en peso de plata,

d) Reducción química in situ de la plata, utilizando cualquier radiación o agente químico reductor, preferentemente NaBH4, que se adiciona gota a gota a la... [Seguir leyendo]

1. Composición que comprende un silicato de aluminio y distribuidas sobre su superficie nanopartículas de plata de tamaño menor a 50 nm.

2. Composición según la reivindicación 1, donde el tamaño de las nanopartículas de plata es menor de 20 nm.

3. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, donde el silicato de aluminio se selecciona de entre caolín, metacaolín, montmorillonita, mica o cualquiera de sus combinaciones.

4. Composición según la reivindicación 3, donde el silicato de aluminio es caolín.

5. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde el porcentaje en peso de plata es de entre el 0, 01 y el 15%.

6. Composición según la reivindicación 5, donde el porcentaje en peso de plata es de entre el 0, 1 y el 0, 8%.

7. Procedimiento de obtención de la composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende las etapas:

a. suspensión acuosa del silicato de aluminio con un agente surfactante,

b. adición a la suspensión obtenida en (a) de un precursor de plata, y

c. reducción de la plata del producto obtenido en (b) .

8. Procedimiento según la reivindicación 7, que además comprende un ajuste de pH entre 6 y 7, a la suspensión obtenida en la etapa (a) .

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones7u8, que además comprende una etapa (b’) de precipitación de iones plata a pH entre8y10 mediante agitación de la suspensión obtenida en la etapa (b) .

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, que además comprende un filtrado, lavado con agua y secado a temperaturas de entre 50 y 100ºC del producto obtenido en la etapa (b’) .

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, que además comprende un filtrado, lavado con agua y secado a temperaturas de entre 50 y 100ºC del producto obtenido en la etapa (c) .

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, donde el precursor de plata es AgNO3.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, donde la reducción se realiza con un agente reductor que se selecciona de entre H2 o NaBH4.

14. Uso de la composición según cualquiera de las reivindicaciones1a6, como bactericida.