Acrílico termopolimerizable enriquecido con nanopartículas de cobre: evaluación antibacteriana y citotóxica

  • Liliana Argueta-Figueroa Laboratorio de Investigación Interdisciplinaria, Área de Nanoestructuras y Biomateriales, Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad León; Universidad Nacional Autónoma de México; León, Guanajuato, 37684, México.
  • Daniela Mesta-Pichardo Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad León; Universidad Nacional Autónoma de México; León, Guanajuato, de la Licenciatura en Cirujano Dentista.
  • Nayely Torres-Gómez Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable (CCIQS), UEAMex-UNAM. Km 14.5, Carr. Toluca-Atlacomulco, 50200, Toluca, Estado de México, México
  • Omar Martínez-Alvarez Universidad Politécnica de Guanajuato en la carrera de Ingeniería en Energía
  • Ángel David Paulino-González Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad León; Universidad Nacional Autónoma de México
  • Ma. Concepción Arenas-Arrocena Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad León; Universidad Nacional Autónoma de México
Palabras clave: Nanopartículas de cobre, resinas acrílicas, crecimiento bacteriano, viabilidad celular, biocompatibilidad.

Resumen

La nanotecnología ha permitido el desarrollo de nanomateriales y ha mostrado un considerable progreso en los últimos años. Sus avances se reflejan en distintas aplicaciones biomédicas. Particularmente las nanopartículas de cobre (Cu NPs) resultan un área de interés en odontología por sus propiedades, especialmente su potencial efecto antibacterial. El acrílico termopolimerizable es uno de los materiales cuyo uso se encuentra más difundido en la actual práctica odontológica, pero que presenta proliferación bacteriana y fúngica. Por lo que es necesario buscar nuevas estrategia para el mejoramiento de este material. El objetivo de este estudio fue determinar la inhibición bacteriana (sobre S. aureus, E. coli y E. faecalis) así como la citotoxicidad (sobre fibroblastos gingivales humanos) de acrílico termopolimerizable (PMMA) enriquecido con Cu NPs.

Los datos obtenidos en el presente estudio muestran que la incorporación de nanopartículas de cobre en la superficie del PMMA termopolimerizable mejora sus propiedades antibacterianas ya sea a través de la inhibición del crecimiento bacteriano así como en la adhesión bacteriana a su superficie. Además exhibe adecuada citotoxicidad, ya que ésta resulto ser de ligera a moderada. Debido a lo anterior, este material podría ser una opción para ser empleado en bases de prótesis removibles de PMMA termocurable.

Biografía del autor/a

Liliana Argueta-Figueroa, Laboratorio de Investigación Interdisciplinaria, Área de Nanoestructuras y Biomateriales, Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad León; Universidad Nacional Autónoma de México; León, Guanajuato, 37684, México.

Doctora en Ciencias de la Salud por parte de la Universidad Autónoma del Estado de México (UAEMex), de donde egresó con la Distinción a la Excelencia Académica Ignacio Manuel Altamirano, y obtuvo dicho grado con Mención Honorífica. Actualmente se encuentra realizando una estancia posdoctoral en el Laboratorio de Investigación Interdisciplinaria, Área de Nanoestructuras y Biomateriales, Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad León; Universidad Nacional Autónoma de México; León, Guanajuato. Además cuenta con la distinción del Sistema Nacional de Investigadores nivel 1. Entre sus publicaciones ha participado en 9 artículos en revistas indexadas en Journal Citation Reports (JCR) y 2 capítulos de libro. Su línea de investigación es principalmente la síntesis de nanomateriales con efecto antibacterial y biocompatibles para potencial uso en el área biomédica-odontológica.

Daniela Mesta-Pichardo, Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad León; Universidad Nacional Autónoma de México; León, Guanajuato, de la Licenciatura en Cirujano Dentista.
Egresada de la Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad León; Universidad Nacional Autónoma de México; León, Guanajuato, de la Licenciatura en Cirujano Dentista.
Nayely Torres-Gómez, Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable (CCIQS), UEAMex-UNAM. Km 14.5, Carr. Toluca-Atlacomulco, 50200, Toluca, Estado de México, México

Doctora en Ciencia de Materiales, egresada de la Facultad de Química de la Universidad Autónoma del Estado de México (UAEMex), obtuvo el grado con mención Honorífica, siendo el mejor promedio su generación. Entre sus publicaciones ha participado en 4 artículos en revistas indexadas en Journal Citation Reports (JCR). Sus líneas de investigación son el desarrollo de materiales híbridos optomagnéticos y nanobiocompuestos basados en estructuras monometálicas, bimetálicas y óxidos metálicos.

Omar Martínez-Alvarez, Universidad Politécnica de Guanajuato en la carrera de Ingeniería en Energía

Profesor de tiempo completo “C” adscrito a la Universidad Politécnica de Guanajuato en la carrera de Ingeniería en Energía. Doctor en Ingeniería por el Centro de Investigación en Energía (CIE-UNAM, Actualmente Instituto de Energía Renovables (IER-UNAM)), líneas de investigación actuales enfocadas al: desarrollo de dispositivos solares, térmicos y fotovoltaicos, para aumentar su eficiencia energética, desarrollo de materiales poliméricos y de carbón para el almacenamiento y uso eficiente de energía, síntesis de polímeros biocompatibles (polianilina, polipirrol, polivinil alcohol) y nanopartículas inorgánicas para aplicaciones diversas. Sistema Nacional de Investigación 2106-2018, perfil deseable PRODEP 2016-2019. Ha publicado 9 artículos Indizados en revistas internacionales con factor de impacto, 4 artículos indizados sin factor de impacto, 4 capítulos en libros de investigación, 14 artículos arbitrados No Indizados, 9 artículos en extenso en congresos internacionales y 7 en congresos nacionales. Ha dirigido 12 tesis de Licenciatura. Se tiene en proceso 1 tesis de maestría y 2 de licenciatura. Ha participado y dirigido 5 proyectos de investigación, promep, fomix, pei, papime-dgapa.

Ángel David Paulino-González, Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad León; Universidad Nacional Autónoma de México

Obtuvo la Licenciatura en Odontología por la Escuela Nacional De Estudios Superiores, Unidad León, ENES-UNAM. Cuenta con un diplomado de actualización en investigación por la UNAM. Ha sido becario del programa PUIC-UNAM. Ha participado en brigadas que promueven la salud bucal en comunidades marginadas y en práctica privada. Actualmente se encuentra cursando la maestría en Ciencias Odontológicas en la Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad León; Universidad Nacional Autónoma de México.

Ma. Concepción Arenas-Arrocena, Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad León; Universidad Nacional Autónoma de México
Licenciada en Ingeniería Química por el Instituto Tecnológico de Zacatepec, Maestría y Doctorado en Ingeniería por el Instituto de Energías Renovables de la UNAM. SNI Nivel 1 desde el 2012, integrante de la Red CONACyT de Energía Solar. Profesora de CarreraTitular A, T.C. Definitiva de la ENES Unidad León, UNAM. Responsable del Sistema deGestión de Calidad del Laboratorio de Investigación Interdisciplinaria de la ENES Unidad León. Ha recibido más de 30 cursos de actualización relacionados con sistemas de calidad, docencia, innovación, así como de manejo de residuos y técnicas de microscopia y de espectroscopia. Ha participado en el arbitraje de artículos en las revistas ACS Applied Materials & Interfaces, Synthetic Metals, Revista Physica Status Solidi, así como en proyectos de investigación de Ciencia Básica, PEI, FOMIX del CONACyT. Cuenta con 25 artículos indexados por JRC, 3 capítulos de libro, 1 registro de derechos de autor, 7 artículos Artículos indexados en Latindex y SCImago, 7 Artículos in extenso Internacionales arbitrados, 7 Artículos in extenso Nacionales y 1 artículo de divulgación. Ha impartido asignaturas multidisciplinarias a nivel pre-grado y posgrado, tales como; Análisis Crítico de la Literatura Científica, Metodología de la Investigación, Química, Energías Renovables, Dispositivos Electrónicos, entre otras. Ha formado 4 estudiantes de maestría, 8 de licenciatura, 4 de TSU y actualmente tiene en proceso 2 estudiantes de doctorado y 3 de licenciatura. Ha impartido 30 seminarios y conferencias en diversas Instituciones Educativas y de Investigación del Bajío, ha participado en más de 40 congresos nacional e internacionales y ha impartido cursos y módulos relacionados con investigación científica. Actualmente, cuenta con 2 proyectos financiados Conacyt.

Citas

Abbas Ali Jafari, Abbas Fallah–Tafti, Ali Fattahi–bafghi, Benafsha Arzy (2014). Comparison the occurrence rate of oral candida species in edentulous denture wearer and dentate subjects. International Journal of Medical Laboratory, 1(1): 15-21.

Acosta–Torres, L. S., Arenas, M. C., Nuñez–Anita, R. E., Barceló–Santana, F. H., Álvarez–Gayosso, C. A., Palacios–Alquisira, J., de la Fuente–Hernández, J., Cajero–Juárez, M y Castaño, V. M. (2014). Nanopigmented acrylic resin cured indistinctively by water bath or microwave energy for dentures. Journal of Nanomaterials, vol. 2014: 3. Hindawi Publishing Corp.

Acosta–Torres L. S., López–Marín, L. M., Nunez–Anita, R. E., Hernández–Padrón, G. y Castaño, V. M. (2011). Biocompatible metal-oxide nanoparticles: Nanotechnology improvement of conventional prosthetic acrylic resins. Journal of Nanomaterials, vol. 2011: 12. Hindawi Publishing Corp.

Acosta–Torres, L. S., Mendieta, I., Nuñez–Anita, R. E., Cajero–Juárez, M. y Castaño., V. M. (2012). Cytocompatible antifungal acrylic resin containing silver nanoparticles for dentures. International Journal of Nanomedicine, 7: 4777-4786.

Allaker, R. P. y Memarzadeh, K. (2014). Nanoparticles and the control of oral infections. International Journal of Antimicrobial Agents, 43(2): 95-104.

Arenas–Arrocena, M. C., Argueta–Figueroa, L., García–Contreras, R., Martínez–Arenas, O., Camacho–Flores, B., Del Pilar Rodríguez–Torres, M., De la Fuente–Hernández, J. y Acosta–Torres, L. S. (2017). New trends for the processing of poly (methyl methacrylate) biomaterial for dental prosthodontics. En Acrylic Polymers in Healthcare, 1st ed, InTech, 43-74.

Argueta–Figueroa, L., Morales–Luckie, R. A., Scougall–Vilchis, R. J. y Olea–Mejia, O. F. (2014). Synthesis, characterization and antibacterial activity of copper, nickel and bimetallic Cu-Ni nanoparticles for potential use in dental materials. Progress in Natural Sciece–Materials International, 24(4): 321-328.

Borkow, G. y Gabbay, J. (2005). Copper as a biocidal tool. Current Medicinal Chemistry, 12(18): 2163-2175. Bentham Science Publishers.

Camacho–Flores, B. A., Martínez–Álvarez, O., Arenas–Arrocena, M. C., García–Contreras, R., Argueta–Figueroa, L., De La Fuente–Hernández, J. y Acosta–Torres, L. S. (2015). Copper: Synthesis techniques in nanoscale and powerful application as an antimicrobial agent. Journal of Nanomaterials, 2015: 1-7.

Cohen, D., Soroka, Y., Ma’or, Z., Oron, M., Portugal–Cohen, M., Brégégère, F. M., Berhanu, D., Valsami–Jones, E., Hai, N. y Milner, Y. (2013). Evaluation of topically applied copper (II) oxide nanoparticle cytotoxicity in human skin organ culture. Toxicology in vitro, 27(1): 292-298, Elsevier.

Van Dong, P., Ha, C. H. y Kasbohm, J. (2012). Chemical synthesis and antibacterial activity of novel-shaped silver nanoparticles. International Nano Letters, 2(1): 9, Springer.

European–Commission (2014). EU–European Commission Recommendation on the definition of nanomaterial. <http://osha.europa.eu/en/news/eu-europeancommissionrecommendation-on-the-definition-of-nanomaterial>.

Frazer, R. Q., Byron, R. T., Osborne, P. B. y West, K. P. (2005). pmma: An essential material in medicine and dentistry. Journal of long-term effects of medical implants, 15(6): 629-639.

Fu, P. P., Xia, Q., Hwang, H.-M., Ray, P. C. y Yu, H. (2014). Mechanisms of nanotoxicity: Generation of reactive oxygen species’, Journal of food and drug analysis, vol. 22, no. 1, Elsevier, 64-75.

García–Contreras, R., Argueta–Figueroa, L., Mejía–Rubalcava, C., Jiménez–Martínez, R., Cuevas–Guajardo, S., Sánchez–Reyna, P. A. y Mendieta–Zeron, H. (2011). ‘Perspectives for the use of silver nanoparticles in dental practice. International Dental Journal, 61(6): 297-301.

García-Contreras, R., Sugimoto, M., Umemura, N., Kaneko, M., Hatakeyama, Y., Soga, T., Tomita, M., Scougall–Vilchis, R. J., Contreras–Bulnes, R., Nakajima, H. y Sakagami, H. (2015). Alteration of metabolomic profiles by titanium dioxide nanoparticles in human gingivitis model. Biomaterials, 57: 33-40.

Hannig, M. y Hannig. C. (2013). Nanobiomaterials in preventive dentistry. En Subramani, K., Ahmed, W. y Hartsfield, J. K. (eds.), Nanobiomaterials in clinical Dentistry, 167-186.

Khanna, P. K., Gaikwad, S., Adhyapak, P. V., Singh, N. y Marimuthu, R. (2007). Synthesis and characterization of copper nanoparticles. Materials Letters, 61(25): 4711-4714, Elsevier.

Lee, C.–J., Lee, M.–S. y Nam, K.–Y. (2008). Inhibitory effect of pmma denture acrylic impregnated by silver nitrate and silver nano-particles for Candida albicans. Journal of the Korean Chemical Society, 52(4): 380-386, Korean Chemical Society.

Lemire, J., Harrison, J. J. y Turner, R. J. (2013). Antimicrobial activity of metals: Mechanisms, molecular targets and applications. Nature Reviews. Microbiology, 11(6): 371-384.

Mandal, B. K. (2016). Scopes of green synthesized metal and metal oxide nanomaterials in antimicrobial therapy. En Alexandru Grumezescu (ed.), Nanobiomaterials in antimicrobial therapy: Applications of nanobiomaterials. 210-300.

McHugh, C. P., Zhang, P., Michalek, S. y Eleazer, P. D. (2004). pH required to kill Enterococcus faecalis in vitro. Journal of endodontics, 30(4): 218-219, Elsevier.

Moreno–Maldonado, V., Acosta–Torres, L. S., Barceló‐Santana, F. H., Vanegas–Lancón, R. D., Plata–Rodríguez, M. E. y Castano, V. M. (2012). Fiber‐reinforced nanopigmented poly (methyl methacrylate) as improved denture base. Journal of Applied Polymer Science, 126(1): 289-296, Wiley Online Library.

Neves, C. B., Lopes, L. P., Ferrão, H. F., Miranda, J. P., Castro, M. F. y Bettencourt, A. F. (2013). Ethanol postpolymerization treatment for improving the biocompatibility of acrylic reline resins. BioMed Research International, vol. 2013: 1-10.

Pfeiffer, P. y Rosenbauer, E.–U. (2004). Residual methyl methacrylate monomer, water sorption, and water solubility of hypoallergenic denture base materials. The Journal of prosthetic dentistry, 92(1): 72-78, Elsevier.

Silvester, E. J., Grieser, F., Sexton, B. A. y Healy, T. W. (1991). Spectroscopic studies on copper sulfide sols. Langmuir, 7(12): 2917-2922, ACS Publications.

Su, W., Wang, S., Wang, X., Fu, X. y Weng, J. (2010). Plasma pre-treatment and TiO2 coating of pmma for the improvement of antibacterial properties. Surface and Coatings Technology, 205(2): 465-469.

Totu, E. E., Nechifor, A. C., Nechifor, G., Aboul–Enein, H. Y. y Cristache, C. M. (2017). Poly (methyl methacrylate) with TiO2 nanoparticles inclusion for stereolitographic complete denture manufacturing− the future in dental care for elderly edentulous patients? Journal of Dentistry, 59: 68-77, Elsevier.

Uskokovic, V. (2013). Entering the era of nanoscience: Time to be so small. Journal Biomed Nanotechnol, 9(9): 1441-1470.

Weickmann, H., Tiller, J. C., Thomann, R. y Mülhaupt, R. (2005). Metallized organoclays as new intermediates for aqueous nanohybrid dispersions, nanohybrid catalysts and antimicrobial polymer hybrid nanocomposites. Macromolecular Materials and Engineering, 290(9): 875-883, Wiley Online Library.

Wieckiewicz, M., Wolf, E., Richter, G., Meissner, H. y Boening, K. (2016). New concept of polymethyl methacrylate (PMMA) and polyethylene terephthalate (PET) surface coating by Chitosan. Polymers, 8(132).

Wikler, M. A. (2009). Methods for dilution antimicrobial susceptibility tests for bacteria that grow aerobically. Clinical and Laboratory Standards Institute, Appproved Standard M7-A7, CLSI.

Zhang, Q.–L., Yang, Z.–M., Ding, B.–J., Lan, X.–Z. y Guo, Y.–J. (2010). Preparation of copper nanoparticles by chemical reduction method using potassium borohydride. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, vol. 20, Elsevier, s240-s244.

Publicado
2018-06-29
Cómo citar
Argueta-Figueroa, L., Mesta-Pichardo, D., Torres-Gómez, N., Martínez-Alvarez, O., Paulino-González, Ángel, & Arenas-Arrocena, M. (2018). Acrílico termopolimerizable enriquecido con nanopartículas de cobre: evaluación antibacteriana y citotóxica. Mundo Nano. Revista Interdisciplinaria En Nanociencias Y Nanotecnología, 11(21), 45-60. https://doi.org/10.22201/ceiich.24485691e.2018.21.62549
Sección
Artículos de investigación