Síntesis y desarrollo de un anclaje químico estable de MOF-199 y MOF UiO-66-NH2 obtenidos ex situ sobre poliéster y celulosa, con potencial aplicación como textiles antibacteriales

Abstract

En este trabajo, se realizó la síntesis y caracterización de dos Redes Metalorgánicas (MOFs): MOF-199 (HKUST-1) y MOF UiO-66-NH2. Asimismo, se realizó la funcionalización y grafting de sustratos textiles de poliéster (PET), PET/algodón 50:50 y celulosa (algodón) a través de reacciones de polimerización ATRPARGET-SI y oxidación selectiva con el sistema TEMPO/NaClO/NaBr/NaClO2, con el fin de incrementar la concentración de grupos carboxilato (-COO-) en la superficie del textil, y así, convertirlos en puntos de anclaje químico por enlaces de coordinación con los MOFs previamente obtenidos. Acorde con los resultados de este proceso, se obtuvieron concentraciones promedio de grupos carboxilato de 0,019 mmol/g para el algodón y 0,022 mmol/g para el PET/algodón, respecto a blanco de algodón. Respecto al anclaje de MOF-199 y MOF UiO-66-NH2 producidos ex situ sobre las telas funcionalizadas, se obtuvo una concentración de Cu(II) de 4.73% atómico en algodón y 4.47% para el PET/algodón, de acuerdo a la cuantificación realizada en superficie por espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS), así como una concentración promedio de Zr(IV) de 10,04% para el algodón y 12,06% para el PET/algodón (por espectroscopía XPS). Estos materiales, fueron caracterizados mediante difracción de rayos X (DRXP), espectroscopía de infrarrojo por reflectancia total atenuada (FTIR-ATR), microscopia electrónica de barrido (SEM), espectroscopía fotoelectrónica de Rayos X (XPS), espectroscopía de electrones dispersados (EDS) y coulombimetría. Finalmente, se llevaron a cabo ensayos de inhibición bacteriana de los MOFs anclados a las fibras textiles, usando sepas de referencia de S. aureus (G+) y E. coli (G-), utilizando las metodologías de halos de inhibición y de estándares de McFarland, encontrándose un considerable efecto inhibidor principalmente en S. aureus posiblemente debida a la acción de los compositos obtenidos. (Texto tomado de la fuente).

In this work, the synthesis and characterization of two Metalorganic Networks (MOFs): MOF-199 (HKUST-1) and MOF UiO-66-NH2, was carried out. Likewise, the functionalization and grafting of textile substrates of polyester (PET), cellulose (cotton), and PET/cotton 50:50 were carried out through ATRP-ARGET-SI polymerization reactions and selective carboxylation with the TEMPO/NaClO/NaBr/NaClO2 system, to increase the concentration of carboxylate groups (-COO-) and turn them into suitable surfaces for the subsequent chemical anchoring by coordination bonds of the previously obtained MOFs. Average concentrations of carboxylate groups of 0,019 mmol/g for cotton and 0,020 mmol/g for PET/cotton were obtained, with respect to a cotton blank. Similarly, the anchoring of MOF-199 and MOF UiO-66-NH2 produced ex-situ was carried out. An average concentration of Cu(II) of 4,73% was obtained for cotton and 4,47% for PET/cotton, as well as an average concentration of Zr4+ of 10,04% for cotton and 12,06% for PET/cotton. These materials, rarely obtained from solid-state MOFs, were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Furier-transformed Infrared Spectroscopy by Attenuated Total Reflectance (FTIR-ATR), Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Scattered Electron Spectroscopy (EDS), and coulometry. Finally, bacterial inhibition assays of the MOFs anchored to the substrates were carried out using reference strains of S. aureus (G+) and E. coli (G-), using the methodologies of inhibition zones and reduction of the units. Colony-forming (CFU), finding a considerable antibacterial activity, possibly accomplished by the action of the obtained materials.