INTRODUCCIÓN
Hoy en día la nanotecnología ocupa un lugar importante en el desarrollo científico debido a sus diferentes morfologías, tamaños y propiedades fisicoquímicas; en los últimos años las nanopartículas de plata (AgNPs) se han convertido en uno de los productos de mayor crecimiento en la industria de la nanotecnología, esto se debe a sus diversas propiedades antimicrobianas1, cicatrizantes, antivirales y funguicidas2.
Existen diversos métodos para realizar síntesis de nanopartículas, entre ellos se mencionan: sol-gel, reducción química, tecnología aerosol, litografía, etc. Sin embargo, estos requieren el uso de reactivos químicos peligrosos y altamente contaminantes al medio ambiente3. Un nuevo método es mediante Química Verde, la cual utiliza los extractos de las plantas para obtener metales cerovalentes a escala nanométrica, reduciendo el impacto generado por la síntesis convencional sobre el medio ambiente4, además el uso de extractos vegetales en la síntesis influye en la calidad, tamaño y morfología de las nanopartículas obtenidas5.
El uso de plantas en la síntesis de nanomateriales puede ser mediante biorremediación (técnica en la cual la planta extrae los metales del suelo y/o agua y fabrica nanopartículas metálicas, o mediante el uso de extractos de diversas partes de la planta, los cuales poseen metabolitos secundarios (terpenos, flavonoides, enzimas, proteínas y cofactores) que actúan como agentes reductores6 (Figura 1). Los estudios del género Solanum sp. reportan diversos metabolitos secundarios entre ellos: glicoalcaloides esteroideos biológicamente activos, alcaloides esteroideos, saponinas, esteroides, flavonoides y alcaloides7. Dentro del género Solanum sp. se hace mención que la Solanum grandiflorum Ruiz & Pav. (Solanum lycocarpum A. St.- Hill), contiene taninos, flavonoides, saponinas, cumarinas, terpenos/esteroles, alcaloides y esteroides8.
PARTE EXPERIMENTAL
El proceso de obtención de AgNPs empleando extractos etanólicos de hojas y pétalos de Solanum grandiflorum Ruiz & Pav. se evidencia en la figura 2.
Obtención de extractos etanólicos
Las hojas y pétalos de Solanum grandiflorum Ruiz & Pav. se lavaron y secaron a 30 °C; luego se pulverizaron y almacenaron en frascos ámbar. La extracción se realizó por maceración durante 5 días, empleando 0.5 g de hojas y pétalos pulverizadas con 50 mL de etanol 96° cada uno, (relación 1:100); los extractos obtenidos se almacenaron a 4 °C en frascos ámbar.
Análisis fitoquímico
1 gr de hojas y pétalos pulverizados, fueron analizadas con la prueba sal-gelatina (determinación de taninos), tricloruro férrico al 1% (determinación de flavonoides) y reactivo de Shinoda (determinación de polifenoles).
Análisis por UHPLC-ESI-Q-ORBITRAP-MS/MS
Los extractos etanólicos de hojas y pétalos de Solanum grandiflorum Ruiz & Pav., fueron disueltos en metanol (grado HPLC) asistidos por ultrasonido y filtrados para ser analizados en el Ultra High Performance Liquid Chromatography- Electrospray ionization - Quadrupole-Orbitrap - Mass Spectrometry (UHPLC-ESI-Q-Orbitrap-MS-MS) de Fase reversa C-18, acoplado a un Espectrofotómetro Masas (THERMO Q-Exactive) con precursor de cuadrupolo, operado en modo de Electro-Spray con ionización positiva (ES+).
La separación cromatográfica de 10 μL fue en gradiente con las siguientes condiciones: caudal de la fase móvil - 1 mL min-1 y tiempo de carrera 47 min.
Síntesis de AgNPs
1 ml de AgNO3 (0.01 mol L-1) con 4 mL de extracto etanólico (relación 1:4), a pH 9 (KOH - 1 M), se agitó durante 60 min. El cambio de color indica la formación de AgNPs. Finalmente, las AgNPs sintetizadas fueron lavadas a 10 000 rpm por triplicado.
Caracterización de AgNPs
Las AgNPs obtenidas se caracterizaron mediante Microscopía Electrónica de Barrido de Emisión de Campo (FE-SEM) (SU8230, Hitachi), Espectroscopía Ultravioleta - Visible (UV-Vis) (Lambda 25, Perkin elmer), Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR) (IR Prestige - 21, Shimadzu) y Dispersión Dinámica de Luz (DLS) (Brookhaven Big sizer 90 Plus).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Del análisis fitoquímico
En la tabla 1, se evidencia la presencia de polifenoles (flavonoides) y taninos presentes en hojas y pétalos Solanum grandiflorum Ruiz & Pav.
Del análisis por UHPLC-ESI-Q-ORBITRAP-MS/MS
Está técnica permitió identificar los compuestos orgánicos presentes en los extractos etánólicos de hojas y pétalos de Solanum grandiflorum Ruiz & Pav., tal como se evidencia en la tabla 2. Los compuestos identificados presentan grupos -OH en su estructura, pertenecientes a compuestos fenólicos, los cuales presentan actividad antioxidante la cual reside en su capacidad para donar electrones o átomos de hidrógeno.
Identificación | Partes de la planta | Composición elemental (M-H) | tR (min.) | Masa teórica (m/z) | Masa medida (m/z) | Iones MSn (ppm) |
---|---|---|---|---|---|---|
Nicotiflorin (Kaempferol-3- rutinoside)9 | Pétalo | C27H30O15 | 15.48 | 593.5102 | 593.15143 | 255.02982 |
285.03848 | ||||||
1,3-Dicaffeoylquinic acid10 | Pétalos y hojas | C25H24O12 | 16.12 | 515.4429 | 515.11902 | 173.0449 |
135.04443 | ||||||
Chlorogenic acid10 | Pétalos y hojas | C16H18O9 | 13.71 | 353.3008 | 353.0878 | |
Quinic acid10 | Pétalos y hojas | C7H12O6 | 3.66 | 191.1586 | 191.05573 | 191.0556 |
N(2)-Malonyl-D-tryptophan11 | Pétalos | C14H14N2O5 | 4.08 | 290.275 | 290.0881 | |
3,4 Dicaffeoylquinic acid12 | Pétalos y hojas | C25H24O12 | 16.1 | 515.447 | 515.11914 | 173.0448 |
179.0345 | ||||||
4-caffeoylquinic acid12 | Pétalos | C16H18O9 | 14.39 | 353.303 | 353.08783 | 173.04482 |
191.05557 | ||||||
Esculetin12 | Hojas | C9H6O4 | 14.75 | 177.135 | 177.01897 | 135.04449 |
Caffeic acid13 | Hojas | C9H8O4 | 14.8 | 179.151 | 179.03448 | 135.04457 |
De la síntesis de AgNPs
La síntesis de AgNPs a partir de extractos etanólicos de hojas y pétalos de Solanum grandiflorum Ruiz & Pav. con AgNO3, genera un cambio de color de amarillo a rojo o naranja durante la reacción, tal como se evidencia en la figura 3.
La reducción de iones plata a AgNPs se realiza empleando agentes reductores (compuestos fenólicos y flavonoides) enriquecidos con grupos funcionales hidroxilos presentes en los extractos etanólicos14, estas moléculas actúan como agentes reductores y estabilizadores de las nanopartículas, tal como se observa en la figura 4, realizando una combinación de reducción de iones Ag+ y oxidación de grupos OH18.
De la caracterización de AgNPs
Los resultados obtenidos de las diferentes técnicas de caracterización en las AgNPs se detallan a continuación:
Espectroscopía Ultravioleta - Visible (UV-Vis)
En el espectro UV-Vis las AgNPs exhiben una absorción máxima en el rango de 400 a 500 nm17, tal como se observa en los espectros UV-Vis (ver figura 5) de las AgNPs sintetizadas a partir de los extractos etanólicos de pétalos y hojas de Solanum grandiflorum Ruiz & Pav. con AgNO3, los cuales presentan una absorción máxima a 412 nm y 418 nm, respectivamente.
Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR)
La figura 6 muestra el espectro FTIR de las AgNPs sintetizadas con extractos etanólicos de Solanum grandiflorum Ruiz & Pav. en el rango de 500 - 4000 cm-1. Los espectros FTIR de las AgNPs evidencian incremento en los picos cercanos a 3245 cm-1 y 3288 cm-1 pertenecientes al grupo OH, 1042 cm-1 y 1028 cm-1 enlace C-O, y a 2931 cm-1 y 2097 cm-1 correspondientes al enlace C-H de los alquenos aromáticos. Lo que indica una interacción (-C-O - - - Ag0) de los grupos carbonilos cercanos a dobles enlaces conjugados de los compuestos fenólicos y flavonoides presentes en los extractos de hojas y pétalos Solanum grandiflorum Ruiz & Pav. y la plata reducida; estos metabolitos desempeñan un papel importante en la protección y estabilidad de las AgNPs15.
Dispersión Dinámica de Luz (DLS)
Empleando DLS se determinó el tamaño hidrodinámico de las AgNPs, los resultados obtenidos en la tabla 3, evidencian un incremento del diámetro hidrodinámico entre la primera y tercera semana después del proceso de síntesis, por lo que se presume un proceso de aglomeración entre nanopartículas según el tiempo.
Diámetro hidrodinámico promedio (nm) | |||
MUESTRA | 1° Semana | 2° Semana | 3° Semana |
AgNPs - Hojas | 49.1 | 50 | 83.8 |
AgNPs - Pétalos | 33.35 | 33.4 | 101.45 |
Microscopía Electrónica de Barrido de Emisión de Campo (FE-SEM)
La imagen FE-SEM, tal como se observa en la figura 7, proporciona características morfológicas de las AgNPs sintetizadas a partir de los extractos etanólicos de hojas y pétalos de Solanum grandiflorum Ruiz & Pav. En la figura 7A se observa la forma esférica de las AgNPs las cuales están recubiertas por los metabolitos que participan en el proceso reducción
- oxidación, y en la figura 7B la estabilización de las AgNPs recubiertas por los metabolitos a otra escala.
CONCLUSIONES
Los polifenoles presentes en los extractos etanólicos de las hojas y pétalos de Solanum grandiflorum Ruiz & Pav. permiten la síntesis de AgNPs con un tamaño de partícula menor a 50 nm. durante la primera semana, evidenciándose un crecimiento del tamaño de partícula en la tercera semana posterior a la síntesis, por lo cual esta metodología no permite la síntesis de AgNPs estables en solución coloidal.