Método para producir nanopartículas de plata u oro.

Un método para producir una composición que comprende nanoplata o nanooro coloidal,

que comprende un paso de incubación de bacterias probióticas seleccionadas del grupo constituido por las especies de Lactobacillus con una solución acuosa que comprende una concentración de al menos 4 mM de una sal de plata u oro.

Método para producir nanopartículas de plata u oro.

Campo de la invención La presente invención se refiere a métodos para producir partículas de tamaño nanométrico de plata u oro mediante un proceso biológico. En particular, la invención se refiere al uso de bacterias probióticas seleccionadas entre Lactobacillus en condiciones específicas en la producción de nanopartículas de plata u oro con el fin de mejorar su eficacia antimicrobiana.

Antecedentes de la invención Es necesario disponer de procesos de desinfección eficaces para tratar grandes cantidades de materiales contaminados, tales como el agua, especialmente el agua de circulación industrial y doméstica, y efluentes acuosos (tales como los presentes en la industria de procesado de alimentos) que contienen microorganismos que no se pueden verter ni reutilizar sin tratar por motivos higiénicos, operacionales o medioambientales. Los procesos de desinfección eficaces también son necesarios para tratar superficies tales como establecimientos, equipos, contenedores, sistemas de aire acondicionado y análogos. Los procesos de desinfección que respetan el medioambiente se basan principalmente en el uso de compuestos de oxígeno activo, tales como el peróxido de hidrógeno, o compuestos de amonio cuaternario monoméricos.

El peróxido de hidrógeno es un desinfectante suave moderadamente activo con propiedades bactericidas. Existe constancia de que concentraciones de peróxido de hidrógeno de 25 mg/L inhiben el crecimiento de algunas bacterias, sin embargo, una reducción eficaz del recuento de gérmenes, incluso empleando una concentración mucho más elevada de peróxido de hidrógeno, tarda muchas horas o requiere radiación ultravioleta adicional. Sin embargo, la generación de esta última requiere equipos caros y costes de electricidad sustanciales. Por lo tanto, cuando se desinfectan grandes cantidades de materiales contaminados, tales como el agua, por ejemplo, para el tratamiento del agua en trabajos de depuración de aguas residuales y sus producciones, dichas medidas son en la práctica inadecuadas y/o no viables económicamente. Por lo tanto, en la materia ya se han probado otros métodos para resolver estos inconvenientes.

Existe constancia en la materia de que los iones de plata y los compuestos basados en plata son muy tóxicos para los microorganismos y, por lo tanto, presentan efectos bactericidas potentes en muchas especies comunes de bacterias, que incluyen Escherichia coli. También se ha demostrado que los híbridos de nanopartículas de plata con macromoléculas anfifílicas hiperramificadas presentan recubrimientos de superficie antimicrobianos eficaces. Se ha descubierto que las dispersiones acuosas estables de nanopartículas de plata en forma de hidrosoles de plata elementales atóxicos presentan una gran actividad bactericida para E. coli; una concentración de 50 μg/cm3 provoca un 100% de inhibición del crecimiento bacteriano. Se ha descubierto que las nanopartículas de plata se acumulan en las membranas bacterianas, interaccionando de cierta manera con determinados elementos estructurales de la membrana bacteriana, de manera que provocan modificaciones estructurales, degradación y, finalmente, muerte celular. Se ha descrito que la superficie de las bacterias está en general cargada negativamente para valores de pH biológicos, debido a la disociación de un número en exceso de grupos carboxílicos y otros grupos de la membrana. Se ha sugerido que las nanopartículas de plata embebidas en la matriz carbonada de la membrana generan una carga superficial debido a su movimiento y fricción dentro de la matriz y, de esta manera, las fuerzas electrostáticas podrían ser una causa de la interacción de las nanopartículas con las bacterias. Además, la plata tendrá tendencia a presentar una mayor afinidad para reaccionar con compuestos de fósforo y azufre contenidos en la membrana bacteriana, así como también en el ADN. Un tercer posible modo de acción consiste en la liberación de iones de plata, que puede contribuir adicionalmente al efecto bactericida de las nanopartículas de plata. Se ha descrito que varias especies de microorganismos, p. ej., Lactobacillus sp., bioabsorben Ag (I) a su superficie celular y destoxifican este ión por reducción a Ag (0) , ya sea por acción de una reductasa o por quinonas que transfieren electrones o ambas.

En la materia ya existe constancia de una formulación antimicrobiana no citotóxica que comprende nanopartículas de plata biológicamente estabilizadas con un tamaño comprendido en el intervalo de 1 a 100 nm, y un portador, en la cual la concentración de dichas nanopartículas de plata biológicamente estabilizadas está comprendida en el intervalo de 1 a 6 ppm.

También existe constancia de un método para preparar un complejo coloidal de biomoléculas de plata, que comprende:

• proporcionar una mezcla de una biomolécula, una sal de plata y una fuente de iones haluro en una única solución; e

• irradiar la mezcla con luz que tenga una longitud de onda en la región visible, donde la sal de plata y la fuente de iones haluro sean hidrosolubles; siendo las cantidades de la biomolécula, la sal de plata y la fuente de iones

haluro tales que el paso de irradiación proporcione como resultado la formación de complejos coloidales de biomoléculas de plata.

También se ha descrito un proceso para preparar partículas metálicas coloidales de tamaño nanométrico, comprendiendo dicho proceso el tratamiento de un extracto fúngico u hongos húmedos con una solución de un ión metálico a una temperatura comprendida en el intervalo de 15 a 40 º C durante un periodo de tiempo comprendido entre 2 y 120 horas, y la separación de la biomasa para obtener las partículas metálicas coloidales de tamaño nanométrico.

Los métodos de producción convencionales para obtener nanopartículas de plata presentan varios inconvenientes, tales como unos costes de producción elevados, la producción de una proporción significativa de productos secundarios o la existencia de un límite superior para la concentración de nanopartículas obtenidas. Por ejemplo, el último método de producción requiere un tiempo de producción significativamente elevado y se basa en el uso de hongos, los cuales pueden ser patógenos. Por lo tanto, en la materia se necesita desarrollar un método para obtener nanopartículas de plata que sea fiable, económico y que reduzca o evite la formación de productos secundarios.

También se han estudiado un proceso de biosorción de Ag (I) mediante Lactobacillus, su dependencia del pH dentro del intervalo de pH de 2 a 6 y su dependencia de la temperatura dentro del intervalo de 10 a 60 º C, así como el mecanismo de reducción de Ag+ a Ag0 por parte de Lactobacillus.

En la materia también existe constancia de un proceso para preparar nanopartículas de plata mediante biorreducción empleando Aeromonas sp. en una mezcla con iones de plata, amoniaco e hidróxido de sodio a 60 º C durante un par de horas.

Los procesos mencionados anteriormente presentan inconvenientes, tales como la necesidad de una temperatura elevada, un pH ácido y/o un tiempo de incubación elevado, o la actividad bactericida insuficiente de las nanopartículas de plata obtenidas en dichos procesos.

Por lo tanto, en la materia se necesita producir nanopartículas de plata u oro mediante un método que no presente estos inconvenientes.

También se necesita en la materia un método simple, ecológico y reproducible para producir nanopartículas de plata u oro con potentes propiedades antimicrobianas.

También se necesita en la materia un método correspondiente para producir nanopartículas de plata u oro de utilidad constatada en ciertas aplicaciones médicas.

En Cr y stal Growth & Design (2002) 2:293-298, Nair et al. describen la producción de nanopartículas de plata y oro empleando bacterias del ácido láctico (cepas de Lactobacillus) a temperatura ambiente, donde la concentración de Au (III) era de aproximadamente 1 mM y la concentración de Ag+ era de aproximadamente 1.2 mM.

En Applied and Environmental Microbiology (2001) 67:3275-3279, Kashefi et al. describen la participación de microorganismos que reducen Fe (III) en una reacción de precipitación de oro que se lleva a cabo en una solución tamponada de bicarbonato anaeróbica a la temperatura de crecimiento óptima del organismo, pero no especifican una concentración de la sal de oro.

En Proceedings of the National Academy of Sciences of the U.S.A... [Seguir leyendo]

1. Un método para producir una composición que comprende nanoplata o nanooro coloidal, que comprende un paso de incubación de bacterias probióticas seleccionadas del grupo constituido por las especies de Lactobacillus con una solución acuosa que comprende una concentración de al menos 4 mM de una sal de plata u oro.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicha solución acuosa comprende una concentración de al menos 4 mM de una sal de plata y comprende además amoniaco y/o una sal de amonio, y un hidróxido de un metal alcalino.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 para producir una composición que comprende nanoplata coloidal, que comprende un paso de poner en contacto, a una temperatura de 5 º C a 45 º C, bacterias probióticas seleccionadas del grupo constituido por las especies de Lactobacillus con una solución acuosa que comprende una mezcla de una sal de plata, amoniaco y/o una sal de amonio, y un hidróxido de un metal alcalino.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 2 o la reivindicación 3, donde la cantidad de amoniaco y/o sal de amonio es suficiente para formar una cantidad sustancial de un complejo de Ag (NH3) + o {Ag (NH3) 2}+.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 para producir una composición que comprende nanooro coloidal, que comprende un paso de poner en contacto, a una temperatura de 5 º C a 45 º C, bacterias probióticas seleccionadas del grupo constituido por especies de Lactobacillus con una solución acuosa que comprende una mezcla de una sal de oro y un hidróxido alcalino en ausencia de amoniaco o una sal de amonio.

6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde la proporción del peso de plata u oro frente al peso seco de las células de las bacterias está comprendida en un intervalo que oscila entre 0.05 y 20.

7. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el tiempo de contacto o incubación oscila entre 1 segundo y 30 minutos.

8. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde la incubación se lleva a cabo a un pH comprendido en un intervalo que oscila entre 8 y 12.

9. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde dicha especie de Lactobacillus se selecciona del grupo constituido por Lactobacillus sakei, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus cripatus, Lactobacillus delbrueckii subespecie bulgaricus, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus gasseri, Lactobacillus johnsonii, Lactobacillus paracasei, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus reuteri y Lactobacillus rhamnosus.

10. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende además el paso de eliminar al menos parte de dichas bacterias probióticas seleccionadas del grupo constituido por las especies de Lactobacillus a partir de la mezcla de incubación mediante tratamiento mecánico, enzimático o físicoquímico.

11. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende además los pasos de:

- centrifugar la mezcla de incubación para obtener una porción sólida que comprende la composición que contiene nanoplata o nanooro coloidal y una porción líquida, y

- separar dicha porción sólida de la porción líquida.

12. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende además el paso de tratar dicha composición que comprende nanoplata o nanooro coloidal con un peróxido o una persal.

13. Un método de acuerdo con la reivindicación 12, donde dicho peróxido es peróxido de hidrógeno o ácido peracético, o dicha persal se selecciona del grupo constituido por percarbonatos, perboratos, persilicatos y perfosfatos asociados con un catión.

14. Un método de acuerdo con la reivindicación 13, donde dicho catión es un metal alcalino.

15. Un método de acuerdo con la reivindicación 13, donde dicho percarbonato es percarbonato de sodio.