El presente proyecto busca un desempeño activo de la nanotecnología en la pandemia actual, debido a que se plantea la búsqueda de nuevos protocolos de desinfección, con formulación nano-antimicrobiana, como estrategia de contención de la propagación del SARS-CoV-2. Con este gran objetivo, se hará uso de los nanomateriales de TiO2 debido a que presentan actividad fotocatalítica para generar especies reactivas de oxígeno (ROS), como los radicales hidroxilo (OH) y anión radical superóxido (O2-) [1]. Estas especies se caracterizan por su capacidad para eliminar virus, bacterias, hongos y algas [2-4]. El TiO2 es el semiconductor que mejores resultados ha presentado en materia desinfección. Se puede preparar de manera sostenible y emplearse en polvo o como recubrimiento para superficies (paredes, suelos, ventanas, material médico, uniformes, entre otros) [5]. Estas superficies de TiO2 son auto-esterilizantes y pueden previenen la diseminación del SARS-CoV-2 y otros agentes infecciosos en espacios públicos.
A pesar que el TiO2 no es tóxico y es biocompatible, su principal limitación para emplearse para el recubrimiento de grandes superficies es que su fotoactividad se inicia con luz UV (3.2 eV), la cual es perjudicial al ser humano. Teniendo en cuenta que el 95% de la radiación solar que alcanza la superficie terrestre es visible, resulta conveniente extender la fotoactividad del TiO2 en esta región del espectro [6]. Para ello en esta propuesta se realizará la fotosensibilización del TiO2 en la región visible mediante puntos cuánticos de carbono [7].
Los puntos cuánticos de carbono son nuevos nanomateriales que se caracterizan por tener un tamaño inferior a los 10 nm, pueden prepararse de manera ecológica empleando frutas como materia prima, logrando un ordenamiento de los átomos de carbono con hibridación sp2/sp3. La síntesis en presencia de aminas será necesaria para incorporan heteroátomos (por ejemplo, nitrógeno) en su estructura y lograr la absorción en el visible. La superficie de estos nanomateriales se caracteriza por presentar diferentes grupos funcionales que promueven la quimisorción al TiO2 [8-10].
En este proyecto se realizará la síntesis y caracterización de polvos y películas de puntos cuánticos de carbono/TiO2 con actividad antiviral fotoinducida con luz visible para su potencial aplicación en la obtención de superficies autodesinfectantes.
Como propuesta metodológica, se tiene proyectado, obtener los puntos cuánticos de carbono empleando maracuyá y uchuva, como fuente de carbono, que en presencia de aminas y bajo radiación microondas puede producirse nanomateriales carbónicos con absorción en el visible [11-20]. Los polvos y las películas de TiO2 se obtendrán por el método sol-gel y mediante la técnica dip-coating se depositará el TiO2 en sustratos de vidrio. La sensibilización de los nanomateriales de TiO2 (en polvo y películas) se realizará mediante quimisorción de los puntos de carbono en la superficie del semiconductor. La fotoactividad con luz visible de puntos cuánticos de carbono/TiO2 se determinará mediante: i) Reacciones químicas, empleando moléculas que reaccionan selectivamente a radicales hidroxilo y anión radical superóxido.
ii) Medidas de la actividad antiviral hacia el SARS-CoV-2 de los polvos y películas de puntos cuánticos de carbono/TiO2.
La nueva alternativa de la presente propuesta en el desarrollo de superficies auto-esterilizantes se compone de materiales no tóxicos, biocompatibles y económicos que aprovechan la energía solar para ejercer su actividad desinfectante con durabilidad en el tiempo.
Se espera vincular al proyecto, estudiantes de posgrado y uno de ellos realizará una pasantía al Instituto de Materiales de la UNAM, México para la caracterización estructural y de superficie de los polvos y películas de puntos cuánticos de carbono/TiO2. Las pruebas de actividad antiviral de los materiales se realizarán en el Grupo de Inmunovirología de la Universidad de Antioquia. |