Diseño factorial 2k para la optimización de la síntesis de nanopartículas de plata para su aplicación en biomateriales

• Cuervo-Osorio, Giovanni Alberto ^[1] ; Escobar-Jaramillo, Mateo ^[1] ; Ossa-Orozco, Claudia Patricia
  1. [1] Universidad de Antioquia

     Universidad de Antioquia

     Colombia

     
• Localización: Revista ION: Investigación, Optimización y Nuevos Procesos en Ingeniería, ISSN-e 2145-8480, ISSN 0120-100X, Vol. 33, Nº. 1, 2020 (Ejemplar dedicado a: Revista ION), págs. 17-32
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • 2k factorial design to optimize the synthesis of silver nanoparticles for application in biomaterials
  • Projeto fatorial 2k para a otimização da síntese de nanopartículas de prata com aplicação em biomateriais
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  • Texto completo
• Resumen
  • español

    Las nanopartículas de plata (AgNPs) son una alternativa frente al uso de antibióticos, debido a sus propiedades antimicrobianas y bactericidas. Dichas nanopartículas deben tener una geometría y un tamaño adecuado para que estas propiedades sean mejoradas. Para observar qué factores son influyentes en la geometría y el tamaño, se realizó un diseño factorial 24 variando los siguientes factores: temperatura de síntesis, concentración de nitrato de plata (agente precursor), porcentaje de citrato trisódico (agente reductor) y polivinilalcohol (PVA) (agente dispersante). Las nanopartículas obtenidas se evaluaron por UV-Vis, TEM y DLS. A partir de los resultados, se realizó un análisis de varianza (ANOVA) en el software estadístico Rstudio, y se encontró el valor de las condiciones de síntesis que permitían obtener un diámetro de 20 nm en STATGRAPHIC centurión XVII. Como resultado se obtuvo un tamaño de AgNPs entre los 6 y los 100 nm, en donde se evidenció que el porcentaje de PVA no es influyente en la síntesis, en tanto que los otros factores, como la temperatura, el porcentaje de citrato trisódico, la concentración de nitrato de plata y la interacción entre ellos, influencian el tamaño de partícula final. Para la optimización de las AgNPs, se eligió un tamaño de 20 nm para el cual se reporta una mayor capacidad antimicrobiana. Se concluye que, para lograr la forma y el tamaño adecuado, se deben cumplir las siguientes condiciones: temperatura de 90 °C, concentración de nitrato de plata a 0,13 M y concentración de citrato trisódico al 10 %.

  • português

    As nanopartículas de prata (AgNPs) são uma alternativa para o uso dos antibióticos, devido a suas propriedades antimicrobianas e bactericidas; ditas nanopartículas, devem ter uma geometria e um tamanho adequado para que as propriedades sejam melhoradas. Para observar quais fatores influenciam na geometria e no tamanho, foi realizado um projeto fatorial 24 variando os seguintes fatores: temperatura de síntese, concentração de nitrato de prata (agente precursor), porcentagem de citrato trissódico (agente redutor) e álcool polivinílico (PVA) (agente dispersante). As nanopartículas obtidas foram avaliadas por UV-Vis, TEM e DLS. A partir dos resultados, uma análise de variância (ANOVA) foi realizada no software estatístico Rstudio e foi otimizado no centurião STATGRAPHIC XVII. Como resultado, foi obtido um tamanho de AgNPs entre 6 e 100 nm, onde foi demostrado que a porcentagem de PVA não influencia na síntese, enquanto outros fatores como temperatura, porcentagem de citrato trissódico, concentração nitrato de prata e a interação entre eles, influenciam o tamanho final das partículas. Para a otimização das AgNPs, foi escolhido um tamanho de 20 nm para o qual é relatada uma maior capacidade antimicrobiana. Conclui-se que, para obter a forma e o tamanho adequado, devem ser cumpridas as seguintes condições: temperatura de 90 °C, concentração de nitrato de prata 0,13 M e concentração de citrato de trissódio 10 %.

  • English

    Silver nanoparticles (AgNPs) are an alternative to the use of antibiotics due to their antimicrobial and bactericidal properties. To produce this required functionality, they must have adequate geometry and size. To observe which factors influence these properties, a factorial design 24 was performed varying the following production conditions: synthesis temperature, concentration of silver nitrate (precursor agent), percentage of trisodium citrate (reducing agent) and polyvinyl alcohol (PVA) (dispersing agent). The obtained nanoparticles were evaluated using UV-Vis, TEM and DLS. From the results, an analysis of variance (ANOVA) was performed using RStudio. Then, STATGRAPHIC centurion XVII was used to find the synthesis parameter values that allowed to produce nanoparticles with 20 nm diameter. As a result, AgNPs with sizes between 6 and 100 nm were obtained. The results demonstrated that the percentage of PVA does not influence the synthesis, while all other factors such as temperature, the percentage of trisodium citrate, the concentration of silver nitrate and the interaction between them, influence the final particle size. For the optimization of AgNPs production, a size of 20 nm was chosen since a greater antimicrobial capacity is reported using this diameter. It was possible to conclude that to achieve the appropriate shape and size, the following conditions must be met: temperature of 90 °C, concentration of silver nitrate at 0.13 M and a concentration of trisodium citrate of 10 %.