Uso de nanopartículas magnéticas recubiertas con un polielectrolito catiónico como adsorbente para la eliminación de contaminantes en aguas y como sistema de estudio de la inhibición de la opsonización

Abstract

Se ha llevado a cabo la síntesis de nanopartículas magnéticas y su recubrimiento mediante el uso de un polielectrolito de carga positiva, el hidrocloruro de polialilamina (PAAH). La capacidad de adsorción in vitro de estas nanopartículas se ha estudiado con dos finalidades distintas: el tratamiento de aguas contaminadas y la prevención de la opsonización mediante el tratamiento con polietilenglicol (PEG). En el estudio de aguas contaminadas se ha empleado como molécula modelo el Trypan Blue por ser un colorante orgánico de bajo peso molecular con interés industrial, mientras que para el estudio de la opsonización se ha trabajado con la β-lactoglobulina, como proteína modelo, examinando el efecto del PEG sobre la reducción de la opsonización. Los resultados han sido modelizados mediante una aproximación de la isoterma de Langmuir, obteniéndose que dichas nanopartículas presentan gran potencial para la eliminación y recuperación de moléculas contaminantes en agua. La capacidad máxima de adsorción fue de 0,50 μg Trypan Blue/μg nanopartículas. En ensayos preliminares se logró una eliminación >99% y una recuperación posterior >34% del colorante. Por otro lado, se ha determinado que el tratamiento con polietilenglicol sobre nanopartículas ya recubiertas no es capaz de evitar el fenómeno de opsonización, en las condiciones estudiadas.

Magnetic nanoparticles composed by a magnetite, Fe3O4, core have been synthesized and they have been coated with a cationic polyelectrolyte, polyallylamine hydrochloride (PAAH), in order to increase their colloidal stability and provide some new functionalities. The in vitro adsorption capacity of these nanoparticles has been studied in order to evaluate their possible use in the decontamination of industrial wastewaters containing large quantities of anionic contaminants. Trypan Blue, an organic dye currently used in both the laboratory and the textile industry, was used as a model adsorbate. The adsorption of the dye to the polyelectrolyte-coated nanoparticle was modelled by the Langmuir isotherm showing that these nanoparticles have a great potential for the elimination of the dye from the aqueous solution and its later recovery. One gram of coated nanoparticle was able to adsorb 0.50 grams of dye with a 99% dye removal and a subsequent 34% recovery under the experimental conditions. On the other hand, the adsorption of β-lactoglobulin, an anionic protein at physiological pH, has been studied in order to clarify if neutral polymers such polyethylenglycol (PEG) could protect the nanoparticle from the adsorption of other proteins in a biological media (opsonization). It was shown that preventive treatment of PAAH-coated nanoparticles with PEG has a negligible effect on the adsorption of the protein.