Evaluación de la actividad antifúngica mediante la Síntesis de Nanopartículas de Cobre Estabilizadas con Orégano

En el artículo anterior se destacó la IMPORTANCIA DE LA SÍNTESIS DE NANOPARTÍCULAS DE COBRE ESTABILIZADAS CON ORÉGANO  EN LA ACTIVIDAD ANTIFÚNGICA CONTRA FITOPATÓGENOS DEL SUELO (https://www.fii.gob.ve/importancia-de-la-sintesis-de-nanoparticulas-de-cobre-estabilizadas-con-oregano-en-la-actividad-antifungica-contra-fitopatogenos-del-suelo/). En el presente artículo se describirá el proceso de síntesis realizado para la obtención de las nanopartículas.

La nanotecnología se encarga del estudio del diseño, caracterización, producción y aplicación de estructuras en escala nanométricas. Estos nanomateriales en la actualidad se aplican en diferentes áreas por sus propiedades fisicoquímicas, una de ellas es en el sector agrícola como agentes antimicrobianos de amplio espectro contra algunas bacterias, hongos y virus. Se ha reportado que las nanopartículas metálicas como las de cobre, magnesio y zinc, entre otras, tienen propiedades antimicrobianas y antifúngicas por su capacidad de generar especies reactivas de oxígeno (ROS), lo que las hace objeto de estudio en especial en el desarrollo de productos agroquímicos como antifúngicos. 

Este tipo de nanopartículas, pueden sintetizarse a partir de la biodiversidad vegetal que contiene diversos compuestos químicos como terpenoides, flavonoides, fenoles, amidas, cetonas, ácidos carboxílicos, entre otros, que actúan como agentes reductores permitiendo transformar sales metálicas a nanopartículas.

En específico, las nanopartículas de cobre (Cu-Nps), presentan una actividad antimicrobiana comparable a la de metales nobles como la plata y el oro, pero son una opción más económica debido a su producción más sencilla y de menor costo, así como a su mayor abundancia en la naturaleza. Las Cu-Nps se pueden sintetizar a partir de la mezcla de sales de cobre con el extracto de orégano (Lippia Micromera), siendo estas de gran estudio como antimicótico para diversos hongos siendo el principal el Fusarium Oxysporum.

Ahora bien, en el proceso de síntesis de Cu-Nps, para el estudio de los efectos antifúngicos en el hongo Fusarium Oxysporum, se empleó el método de reducción.  Se realizaron los siguientes pasos:

1) Caracterización del extracto de orégano. En primer lugar, se preparó el extracto, mediante la suspensión de 10 g de las hojas en 100 cm³ de agua destilada, las cuales se filtraron y luego se centrifugaron por 10 min a 6000 rpm, a fin de extraer cualquier material sólido de las plantas. Luego, este extracto obtenido se caracterizó mediante la evaluación de fenoles totales, flavonoides

totales, y actividad antioxidante corroborando la capacidad antifúngica del orégano y su capacidad de estabilizar las nanopartículas que puedan formarse.

2) Formación de Nanopartículas de Cobre. Una vez obtenido el extracto, este se mezcló con un volumen de una disolución de sulfato de cobre, la cual, después de homogeneizar, se mantuvo en reposo por varias horas, una vez transcurrido el tiempo se centrifugó por 10 min a 6000 rpm y se lavó con pequeñas porciones de agua para eliminar el exceso de reactantes, dando lugar a la formación de las nanopartículas de cobre.

3) Caracterización de las Nanopartículas de Cobre. Las nanopartículas formadas fueron caracterizadas por las técnicas de Dispersión Dinámica de Luz (DLS) y Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) demostrando que las Cu-Nps obtenidas son de forma esférica y su tamaño se encuentra en un rango entre 1 a 8 nanómetros. Además, se aplicaron las técnicas de Espectroscopía de UV-Vis e Infrarrojo, cuyos resultados demostraron dos bandas, en las longitudes de onda 285 nm y 316 nm para el extracto que recubría a las nanopartículas, las cuales se pueden deber a los enlaces π de estructuras aromáticas y dobles enlaces conjugados, asignables a fenoles, flavonoides, terpenos entre otros fitoquímicos que se encuentran presentes con enlaces π, siendo estos los posibles responsables de la estabilización de las nanopartículas de cobre.

4) Caracterización del conjunto extracto – Cu-Nps. Un punto importante, durante el curso del estudio de la síntesis de las nanopartículas estabilizadas con extracto de orégano, era determinar los posibles grupos funcionales de los fitoquímicos responsables de la reducción y estabilización de las mismas, para ello se realizó un infrarrojo con transformada de Fourier (IRFT) al conjunto. Este análisis evidenció la presencia de fitomoléculas del extracto en la superficie de las nanopartículas, de hecho, el espectro indicó que las bandas de absorción del extracto de orégano también se encontraban presentes en el espectro FT-IR de las Cu-NPs. Esto sugirió que los extractos no solo actúan como agentes bio-reductores, sino también como moléculas protectoras o estabilizantes en la superficie de las nanopartículas de cobre.

5) Evaluación de la Actividad Antifúngica. Por otro lado, la actividad antifúngica de las nanopartículas de cobre se estudió a través del método de envenenamiento del medio, el cual consistió en incorporar las nanopartículas a un medio de cultivo y luego inocular el medio con el hongo estudiado, con el fin de determinar el porcentaje de inhibición micelar y la concentración mínima inhibitoria del hongo. En la Figura 1 se observa el crecimiento de las colonias del hongo Fusarium Oxysporum.

Este estudio se evaluó la actividad antifúngica frente al crecimiento micelar del hongo  Fusarium oxysporum del conjunto extracto  de oregáno – Cu-Nps  a diversas concentraciones,;  Se obtuvo  como resultado que el extracto de orégano a una concentración de 30 g/100 cm³ tenía una actividad antifúngica superior a la de los sistemas de nanopartículas; sin embargo, su alta solubilidad en agua podría comprometer su eficacia en ambientes propensos a lluvias o riego, debido a que podría ser arrastrado por el agua y perderse en el suelo por lixiviación, por lo siempre se recomienda el uso de las nanopartículas de cobre.