Recubrimiento antibacterial protegería instrumentos biomédicos

Herramientas biomédicas como bisturís, brocas, implantes dentales y prótesis de cadera y rodilla serían protegidas con esta película de menos de dos micras de espesor.

El investigador Jesús Gutiérrez espera perfeccionar el material para patentarlo. Foto: Archivo Unimedios

El material, desarrollado con un recubrimiento de diamante tipo carbono y nanopartículas de este mismo mineral y de óxido de circonio, mataría el 93 % de las bacterias y el 65 % de los hongos que entren en contacto con él, según explica su creador, Jesús Manuel Gutiérrez Bernal, doctor en Ingeniería - Ciencia y Tecnología de Materiales de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.).

En este trabajo –dirigido por los profesores Gil Capote, del Departamento de Física, y Jhon Jairo Olaya, del Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica–, el investigador incluyó, por primera vez en este material, nanopartículas que funcionan de manera similar a los antibióticos, para mejorar las propiedades bactericidas que usualmente poseen las películas de diamante tipo carbono (DLC).

“Por lo general un recubrimiento como este tiene propiedades bactericidas, pero son bajas y no se mantienen con el tiempo. En el nuevo material, las nanopartículas funcionan como un nanoantibiótico y el recubrimiento le da integridad a la pieza que se está protegiendo”, explica el investigador.

Tales efectos se consiguen gracias a un procedimiento en el que se crea un plasma alrededor de la pieza a recubrir, usando gas metano y una fuente de voltaje. Este se encierra en una especie de jaula, conocida como “cátodo adicional” o “pantalla activa”, que permite obtener el recubrimiento más rápido y con mejores propiedades.

“En realidad ese plasma está compuesto por iones de carbono, los cuales son capaces de recubrir cualquier geometría”, indica el doctor Gutiérrez, quien añade que al agregar las nanopartículas de manera continua dentro del plasma se forma una mezcla similar a la de un pastel de ciruelas o una galleta con chips de chocolate, pero de tamaño nanométrico.

Los recubrimientos obtenidos se caracterizan según sus propiedades mecánicas, fricción y desgaste, bactericidas y de corrosión, tratando de explicar las relaciones existentes entre las propiedades, la estructura y la morfología a nivel nano y micrométrico.

Al respecto, el investigador encontró que la presencia de circonia (óxido de circonio) le da al recubrimiento mejor comportamiento a la friccion y al desgaste, haciendo que los materiales se deslicen más fácilmente sobre él, mientras que los porcentajes altos de hidrógeno aumentan su propiedad de deslizamiento. Se trata de características autolubricantes que lo harían adecuado para recubrir prótesis de cadera, por ejemplo.

Además, la nanopartícula de diamante (llamada nanodiamante detonation por su proceso de producción) evita que la película se raye, con lo cual disminuye su desgaste abrasivo.

Por otra parte, se obtuvieron las condiciones de deposición más favorables para diferentes aplicaciones, en las que el material requiere acción bactericida con un 93 % de eficiencia, especialmente en el campo biomédico y odontológico.

Así mismo, es la primera vez que se muestran las propiedades fungicidas de este material, cercanas al 62 %, que se consiguen gracias a un proceso en el que las nanopartículas penetran en las células: “la nanopartícula es positiva y la célula es negativa, lo que las lleva a atraerse; cuando entran en contacto se produce disrupción celular y estrés oxidativo, lo que le impide al microorganismo alimentarse y reproducirse”, señala el investigador.

Mejor adherencia

Actualmente el doctor Gutiérrez trabaja en perfeccionar las características de adherencia del material, que aunque están al mismo nivel en comparación con artículos de bibliografía consultados en el estudio, requieren de un valor mayor para soportar condiciones más agresivas sin despegarse de los elementos que cubre.

Una vez perfeccionado este aspecto, el investigador espera patentar tanto el sistema de entrada de las nanopartículas a la película como todo el material.

FUENTE: UNIMEDIOS