Comportamiento antimicrobiano y reológico de hidrogeles de TiO₂ quitosano-carboximetilcelulosa

Abstract

Se sintetizaron hidrogeles (QC) a base de quitosano (Q) y carboximetilcelulosa (CMC) incorporando partículas de TiO₂ sintetizadas por tres métodos: hidrotérmico (h), sol-gel (s) y precipitación (p). Los espectros FTIR evidenciaron grupos funcionales como O–H, N–H, C=O, y C–O–C, característicos de Q y CMC, así como enlaces Ti–O–Ti en los hidrogeles con TiO₂. Todos los hidrogeles mostraron la fase anatasa del TiO₂ donde el método de precipitación produjo el mayor porcentaje de cristalinidad y menor tamaño de partícula. Esto favoreció su actividad antimicrobiana. La distribución de tamaños fue unimodal y bimodal, vinculadas a la estabilidad de la dispersión. Micrografías electrónicas de barrido mostraron morfología heterogénea y aglomerados de TiO₂. En las pruebas antimicrobianas, los hidrogeles con TiO₂ sintetizado por precipitación y sol-gel mostraron mayor inhibición en contra de S. aureus. Reológicamente, los sistemas presentaron comportamiento newtoniano, donde la adición de TiO₂ en los hidrogeles Ti(p)-QC y Ti(s)-QC redujo la viscosidad y favoreció una mayor fluidez.

Hydrogels (QC) were synthesised from chitosan (Q) and carboxymethylcellulose (CMC), incorporating TiO₂ particles produced by three methods: hydrothermal (h), sol-gel (s), and precipitation (p). FTIR spectra revealed functional groups such as O–H, N–H, C=O, and C–O–C, characteristic of Q and CMC, as well as Ti–O–Ti bonds in the hydrogels containing TiO₂. All hydrogels exhibited the anatase-TiO₂ phase, with the precipitation method yielding the highest crystallinity and the smallest particle size, which enhanced their antimicrobial activity. The particle size distribution was unimodal and bimodal, depending on the stability of the dispersion. Scanning electron micrographs showed heterogeneous morphology and TiO₂ agglomerates. In antimicrobial tests, hydrogels containing TiO₂ synthesized by precipitation and sol-gel showed greater inhibition against S. aureus. Rheologically, the systems exhibited Newtonian behavior, where the TiO₂ addition to the Ti(p)-QC and Ti(s)-QC hydrogels reduced viscosity and promoted greater flowability.