Aumento de la eficiencia antibacteriana de CuSn6 mediante el realizado de patrones por interferencia laser directa de pulso ultracorto

Abstract

Las aleaciones de cobre exhiben grandes propiedades antimicrobianas para superficies de contacto, teniendo especial interés para la industria médica y espacial. El efecto tóxico de estos materiales se basa en la emisión de iones de Cu y cómo esto es controlado por la interfaz entre los microorganismos y el sustrato. En este estudio, se investigó cómo las propiedades antibacterianas del bronce actúan contra Escherichia Coli y cómo se incrementaron mediante la funcionalización de la superficie, utilizando patrones de interferencia de láser directo de pulso ultracorto. Se emplearon tres conjuntos de parámetros de láser diferentes para analizar y comparar diferentes condiciones con la eficacia antibacteriana. Se correlacionaron variaciones en las morfologías de la estructura, la formación de óxido, la alteración química superficial, las propiedades de mojado y la muerte por contacto para estudiar qué aspectos tienen mayor influencia en la acción antibacteriana. La caracterización se realizó con un Interferómetro de Luz Blanca, un Microscopio de Barrido Láser Confocal, dos Microscopios Electrónico de Barrido, un Haz de Iones Focalizados, Espectrómetro de Rayos X de Dispersión de Energía y un Difractómetro de Rayos X, y el conteo de Unidades Formadoras de Colonias para los ensayos biológicos. Los principales resultados indicaron que el aumento de la superficie es un factor obligatorio para mejorar la tasa de reducción de unidades formadoras de colonias de bacterias. Además, cuando los tamaños de los patrones estaban en el rango de células, se favoreció la deposición de bacterias sobre los sustratos y la interfaz de contacto. Se reveló que la formación de óxido era baja, como se esperaba, debido a la resistencia a la corrosión del bronce. Se esperaba que Cu2O mejorara la destrucción por contacto, sin embargo, no se observó un aumento apreciable y las estructuras sin óxidos revelaron un comportamiento más eficiente. Las estructuras por debajo del tamaño de las células, como las redeposiciones de óxidos y las acumulaciones de material orgánico, provocaron una menor adherencia de bacterias sobre esas regiones, revelada por las propiedades de mojado y la observación de las muestras después de los experimentos biológicos. Las interacciones entre la adhesión y la interfaz de contacto resultaron ser los factores más importantes que rigen las propiedades antibacterianas de las superficies. La reducción del 99,9 % de bacterias se logró para estructuras del tamaño de células individuales y sin redeposiciones de óxido, en menos de 90 minutos después de depositar la solución de bacterias sobre las muestras. A pesar de un menor contenido de cobre, se logró una eficacia antibacteriana tan buena como la de una superficie de cobre puro mediante la modificación topográfica. El rendimiento mostró una velocidad un 6,67 % más rápida que el cobre puro pulido y una tasa de muertes notoriamente más rápida que el CuSn6 pulido, con una reducción del tiempo del 33,33 % para alcanzar el 99.9% de reducción de unidades formadoras de colonias. Mail de los autores Diego Sancio <diegosancio98@gmail.com>