Combatir el deterioro de las paredes inducido por la formación de biopelículas es todo un desafío, en particular en los ambientes interiores donde la proliferación de microorganismos compromete la integridad estructural y plantea riesgos para nuestra salud por la exposición prolongada a agentes biológicos. Para minimizar el impacto negativo, un grupo de investigadores de la UNLP desarrolló un nuevo material híbrido para pinturas a partir de sustancias naturales y seguras para la salud. Se trata de un compuesto del aceite esencial de citronela.
Los estudios se llevan adelante en el Laboratorio de Recubrimientos Antimicrobianos del Centro de Investigación y Desarrollo en Tecnología de Pinturas (CIDEPINT), dependiente de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de La Plata, la CICPBA y el CONICET. Allí, el grupo de científicos aplica los principios de la química verde para obtener tecnologías antimicrobianas más sostenibles y seguras.
Tierra de diatomeas
El punto de partida de este material innovador es el uso de tierra de diatomeas o diatomita, un insecticida natural, proveniente de un yacimiento en la localidad de Calingasta, provincia de San Juan. La diatomita es una sílice natural que surge por la mineralización geológica de algas unicelulares, fosilizadas y sedimentadas en el fondo de grandes espejos de agua dulce hace más de 70 millones de años. Su elevada porosidad y estructura intrincada la convierten en un material ideal para incorporar agentes bioactivos y optimizar su liberación, logrando efectos antimicrobianos sostenidos con un menor desperdicio de material y consumo de energía.
La modificación de la diatomita se lleva a cabo en etapas, en una primera instancia se somete a una activación alcalina para aumentar su afinidad por las moléculas de agua, y posteriormente se pone en contacto con una solución de sal de amonio cuaternario, una sustancia con actividad antibacterial probada, que permite incorporar componentes orgánicos a la estructura del material sólido. Para ampliar el espectro antimicrobiano del material, los investigadores optaron por incorporar una segunda sustancia segura para la salud humana y conocida por sus propiedades biocidas: el citronelol, un componente orgánico clave del aceite esencial de citronela.
La Dra. Natalia Bellotti, investigadora del CIDEPINT a cargo del proyecto, explica las ventajas que presenta la utilización de diatomita como soporte sólido: “Si bien los agentes antimicrobianos pueden incorporarse de manera libre durante la formulación de una pintura, cuando se trata de componentes volátiles como el citronelol, no es posible garantizar una buena retención del agente bioactivo en la película de pintura una vez aplicada. Por eso se busca asociar estos compuestos a un soporte sólido compatible con la formulación, como es la tierra de diatomeas.”
Cepario propio
El equipo de investigadores evaluó la actividad antimicrobiana de la diatomita modificada analizando el crecimiento de microorganismos que forman parte del cepario del Área de Recubrimientos Antimicrobianos del CIDEPINT. Esta colección está compuesta por cepas bacterianas de interés sanitario, como la Escherichia coli que puede causar enfermedades gastrointestinales, y el Estafilococos aureus que genera desde infecciones cutáneas hasta neumonía.
Para incluir otras cepas de interés, el grupo de investigadores aisló hongos a partir de películas de pintura biodeterioradas y, posteriormente, los identificó por técnicas moleculares. En la determinación de la actividad antimicrobiana del nuevo material, además de las cepas bacterianas, los investigadores determinaron la resistencia al crecimiento de hongos como Aspergillus fumigatus, Chaetomium globosum y Penicillum commune, todos conocidos por ser fuentes de alergia e infecciones.
Este análisis puso en evidencia el efecto sinérgico entre la sal de amonio cuaternario y el citronelol, dando lugar a una actividad antifúngica y antibacteriana superior que mantiene su eficacia a lo largo del tiempo, factor crítico para la conservación prolongada del material. Con esta etapa del trabajo culminada de manera exitosa, el equipo de trabajo se puso manos a la obra para incorporar el nuevo material en formulaciones de pinturas al látex, para su uso en ambientes de interior.
Pinturas con actividad biocida
Las pinturas son un fluido que se utiliza para dispersar componentes sólidos, de manera que al aplicarlas sobre una superficie se transforman en una película firme, plástica y adherente. Esta película tiene una doble función: proteger la superficie y brindar un acabado decorativo.
La formulación de una pintura requiere la combinación de cuatro componentes básicos: un ligante, que es el encargado de formar la película de pintura durante el secado, al que se le suman pigmentos, aditivos y un disolvente para lograr una consistencia que facilite la aplicación de la pintura. Los pigmentos son partículas sólidas que aportan opacidad, brindan protección frente a la corrosión, o bien dan cuerpo y estabilidad a la formulación, evitando la sedimentación de otros componentes. Esto último se logra mediante el uso de pigmentos extendedores, que son sustancias inertes de bajo costo, como el carbonato de calcio, el talco o la tierra de diatomeas, y sirven como relleno para alcanzar un acabado mate o satinado en la película de pintura.
En el caso particular de las aplicaciones sanitarias es de vital importancia que las películas formadas no permitan la proliferación de microorganismos que afecten la salud de las personas, es por ello que se emplean aditivos bioactivos que se incorporan en pequeñas concentraciones y de manera libre a la formulación.
La novedad del trabajo de investigación realizado por el grupo de Recubrimientos Antimicrobianos en colaboración con la Dra. Cecilia Deyá, investigadora del CIDEPINT especializada en el desarrollo y evaluación de pinturas anticorrosivas, es el aprovechamiento de un pigmento extendedor de bajo costo como soporte para agentes bioactivos. “De esta forma, se reemplazaría el uso como aditivo de los biocidas orgánicos comercializados en Argentina, que están siendo cuestionados por su toxicidad y el impacto ambiental que generan” – explica la Dra. Bellotti – “por eso es importante centrar los esfuerzos en investigar cómo incorporar compuestos de origen natural con eficacia probada, para obtener productos con mayor valor agregado”.
La capacidad híbrida del nuevo material para prevenir la colonización microbiana y prolongar la durabilidad de los materiales, alineándose con los principios de la química verde, es una alternativa prometedora a los biocidas químicos tradicionales. El próximo paso para el equipo de trabajo coordinado por la Dra. Natalia Bellotti, e integrado por el Dr. Guillermo López, la Dra. Leyanet Barberia Roque, la Dra. Katerine Igal y el Dr. Erasmo Gámez Espinosa, es evaluar la duración de la actividad antimicrobiana en la película de pintura aplicada en ambientes de interior. La liberación controlada y duradera de los agentes bioactivos en su aplicación final, es un aspecto clave durante el escalado a nivel comercial que debe complementarse con ensayos de estabilidad en lata para evitar el biodeterioro durante su almacenamiento.
Nota producida por Luisina Antonucci en el Taller de Escritura de Noticias Científicas dictado por la Agencia de Noticia #UNLPInvestiga durante la Semana #ExactasEscribe 2025
