Evaluación de propiedades fisicoquímicas, biodegradabilidad y actividad antimicrobiana de fibras de poli (ácido láctico) con quitosano (PLA/Q), fabricadas mediante electrohilado

Abstract

En este trabajo de investigación se estudiaron las propiedades fisicoquímicas, antimicrobianas, fotodegradación y biodegradabilidad por composta de no-tejidos de poli (ácido láctico) /quitosano (PLA/Q), fabricados mediante electrohilado. Se evaluó la influencia de la concentración de Q uniformemente distribuido en la red no tejida de PLA sobre las diferentes propiedades del sistema. El análisis químico demostró que no hay interacción química entre el PLA y el Q y por microscopía estereoscópica y SEM se comprobó que las partículas de Q se distribuyen homogéneamente dentro de la red del no tejido y modifican la morfología superficial del PLA incrementando la uniformidad del diámetro de las fibras, encontrándose que el denier de los compositos es comparable con el denier de no tejidos fabricados por métodos convencionales como spunbond. Además, la exposición a luz UV mostró evidencia de la actividad fotodegradativa del quitosano, la cual promueve la fotodegradación del composito en tiempos de 800 h-1200 h, con un 10 % de quitosano dentro de la matriz polimérica. Por otro lado, se obtuvo una biodegradación por composta de los compositos PLA/Q hasta de un 60 % en 45 días, bajo condiciones controladas de humedad (50 %) y temperatura (55 ± 5 °C), para el caso del no tejido con 10 % de quitosano en PLA. Finalmente, las pruebas de actividad antimicrobiana arrojaron que los diferentes compositos no muestran efecto inhibitorio contra S. aureus y E. coli, esto se puede mejorar aumentando la concentración de quitosano, disminuyendo su tamaño de partícula o bien, añadiendo un agente antimicrobiano que actúe en sinergia con el quitosano. Se logró desarrollar un material con propiedades fisicoquímicas, actividad antimicrobiana, fotodegradación y biodegradación por composta con potencial uso en la fabricación de no tejidos para sustitución de materiales no bidegradables.

The physicochemical, antimicrobial, photodegradation and compost biodegradability properties of poly (lactic acid)/chitosan (PLA/Q) nonwovens, manufactured by electrospinning, were studied. Influence of the concentration of Q uniformly distributed in the PLA nonwoven network on the different properties of the system was evaluated. Stereoscopic microscopy and SEM analysis showed that there is no chemical interaction between PLA and Q. It was confirmed by chemical analysis that the Q particles are homogeneously distributed within the non-woven network and modify the surface morphology of the PLA increasing the uniformity of the diameter of the fibers, finding that the denier of the composites is comparable to the denier of nonwovens manufactured by conventional methods such as spunbond. In addition, exposure to UV light showed evidence of the photodegradative activity of chitosan, which promotes the photodegradation of the composite in times of 800 h-1200 h, with 10% chitosan within the polymeric matrix. On the other hand, biodegradation by compost of the PLA/Q composites was obtained up to 60% in 45 days, under controlled conditions of humidity (50%) and temperature (55 ± 5 °C), for the case of non-woven with 5 and 10% chitosan in PLA. Lastly, the antimicrobial activity tests showed that the different compounds do not show an inhibitory effect against S. aureus and E. coli, this can be improved by increasing the concentration of chitosan, decreasing its particle size or adding an antimicrobial agent that acts on synergy with chitosan. It was possible to develop a material with physicochemical properties, antimicrobial activity, photodegradation and biodegradation by compost with potential use in the manufacture of nonwovens to replace non-bidegradable materials.