producciÓn de nanopartÍculas de plata mediante …

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERÌA QUÌMICA

CARRERA DE INGENIERÌA QUÌMICA

TEMA:

“PRODUCCIÓN DE NANOPARTÍCULAS DE PLATA MEDIANTE SÍNTESIS

VERDE USANDO EXTRACTO DE SEMILLAS DE APIO (APIUM GRAVEOLENS)

Y EXPLORAR SU ACTIVIDAD LARVICIDA EN MOSQUITOS”.

AUTORES:

Cortez Bedoya René Orlando

Márquez Veliz Bryan Andrés

TUTOR:

Q.F. Luis Felipe Zalamea Molina

GUAYAQUIL, ABRIL 2019

ii

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA

FICHA DE REGISTRO DE TESIS/TRABAJO DE GRADUACIÓN

TÍTULO Y SUBTÍTULO: “PRODUCCIÓN DE NANOPARTÍCULAS DE PLATA MEDIANTE SÍNTESIS

VERDE USANDO EXTRACTO DE SEMILLAS DE APIO (APIUM

GRAVEOLENS) Y EXPLORAR SU ACTIVIDAD LARVICIDA EN MOSQUITO”

AUTOR(ES)

(apellidos/nombres):

Cortez Bedoya René Orlando; Márquez Veliz Bryan Andrés

REVISOR(ES)/TUTOR(ES)

(apellidos/nombres):

TUTOR: Q.F. Luis Felipe Zalamea Molina

TUTOR REVISOR: Ing. Marina Chanena Alvarado Aguilar

INSTITUCIÓN: UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

UNIDAD/FACULTAD: INGENIERIA QUÍMICA

MAESTRÍA/ESPECIALIDAD: INGENIERIA QUÍMICA

GRADO OBTENIDO: INGENIERO QUÍMICO

FECHA DE PUBLICACIÓN: No. DE PÁGINAS: 104

ÁREAS TEMÁTICAS: INGENIERIA DE MATERIALES

PALABRAS CLAVES/

KEYWORDS:

Palabras claves: larvicida, nanopartículas, agente reductor, cromatografía, ácidos

grasos, espectrofotómetro, mortalidad.

RESUMEN/ABSTRACT: Se trató 896g de semillas de apio con hexano dando un 18% de rendimiento en

aceite. Fue analizado por cromatografía de gases obteniéndose como resultado un 64,08% ácido oleico

(cis-9), 22,29% de ácido linoleico (cis,cis), ácido laúrico 3,82%, acido mirístico 1,92%, ácido palmítico

6,61%, acido margárico 1.28%. Fue sometido a tamizaje fitoquímico dando positivo a compuestos

fenólicos, alcaloides, compuesto reductores, flavonoides mientras que negativo a saponinas y resinas. El

ensayo de antioxidantes empleando DPPH (2,2-difenil-1-picrilhidrazilo) determinó un 94 % de inhibición.

Empleando este potencial como agente reductor de la plata se realizó la producción de nanopartículas,

obteniéndose material nanoparticulado con una longitud de onda menor a 400 nm en el Espectrofotómetro

UV/Vis, que según la Tabla 4 tienen un tamaño que oscila entre los 10 a 20 nm. Se llevó a cabo la

exploración con muestras de larvas de mosquitos y las nanopartículas obtenidas con diferentes

concentraciones de nitrato de plata (AgNO3), dando un índice de mortalidad del 80-90 % en las muestras

donde se utilizaron las nanopartículas puras.

ADJUNTO PDF: SI NO

CONTACTO CON

AUTOR/ES:

Teléfono:

Rene Cortez 0969908445

Bryan Márquez

E-mail:

[email protected]

CONTACTO CON LA

INSTITUCIÓN:

Nombre: UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

Teléfono: (04) 228-7072, 228-7258, 222-8695, 228-4505

E-mail: [email protected]

mailto:[email protected]

iii

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

CARRERA DE INGENIERIA QUIMICA

UNIDAD DE TITULACIÓN

Guayaquil, 8 de marzo del 2019.

CERTIFICACIÓN DEL TUTOR REVISOR

Habiendo sido nombrado Ing. Marina Chanena Alvarado Aguilar Msc., tutor revisor

del trabajo de titulación “PRODUCCIÓN DE NANOPARTÍCULAS DE PLATA

MEDIANTE SÍNTESIS VERDE USANDO EXTRACTO DE SEMILLAS DE APIO

(APIUM GRAVEOLENS) Y EXPLORAR SU ACTIVIDAD LARVICIDA EN

MOSQUITO”, certifico que el presente trabajo de titulación, elaborado por

CORTEZ BEDOYA RENÉ ORLANDO, con C.I. No. 0850039389 y MÁRQUEZ

VELIZ BRYAN ANDRÉS, con C.I. No. 1207118751 , con mi respectiva

supervisión como requerimiento parcial para la obtención del título de INGENIERO

QUÍMICO , en la Carrera de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería Química,

ha sido REVISADO Y APROBADO en todas sus partes, encontrándose apto para

su sustentación.

_______________________________

Ing. Marina Chanena Alvarado Aguilar Msc.

C.I. No. 0905463543

ANEXO 11

iv

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

CARRERA DE INGENIERIA QUIMICA


LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL USO NO

COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS

Nosotros, Cortez Bedoya René Orlando con C.I. No. 0850039389 y Márquez Veliz

Bryan Andrés con C.I. No. 1207118751, certifico que los contenidos desarrollados

en este trabajo de titulación, cuyo título es “PRODUCCIÓN DE

NANOPARTÍCULAS DE PLATA MEDIANTE SÍNTESIS VERDE USANDO

EXTRACTO DE SEMILLAS DE APIO (APIUM GRAVEOLENS) Y EXPLORAR

SU ACTIVIDAD LARVICIDA EN MOSQUITO” son de mi absoluta propiedad y

responsabilidad Y SEGÚN EL Art. 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA

ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E

INNOVACIÓN*, autorizo el uso de una licencia gratuita intransferible y no

exclusiva para el uso no comercial de la presente obra con fines no académicos,

en favor de la Universidad de Guayaquil, para que haga uso del mismo, como

fuera pertinente

*CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN

(Registro Oficial n. 899 - Dic./2016) Artículo 114.- De los titulares de derechos de obras creadas en las instituciones de

educación superior y centros educativos.- En el caso de las obras creadas en centros educativos, universidades,

escuelas politécnicas, institutos superiores técnicos, tecnológicos, pedagógicos, de artes y los conservatorios superiores, e institutos públicos de investigación como resultado de su actividad académica o de investigación tales

como trabajos de titulación, proyectos de investigación o innovación, artículos académicos, u otros análogos, sin

perjuicio de que pueda existir relación de dependencia, la titularidad de los derechos patrimoniales corresponderá a los

autores. Sin embargo, el establecimiento tendrá una licencia gratuita, intransferible y no exclusiva para el uso no

comercial de la obra con fines académicos.


C.I. :0850039389


C.I. :1207118751

ANEXO 12

vi

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA


Guayaquil, 8 de marzo de 2019

Ing. Luis Bonilla Abarca DIRECTOR (A) DE LA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

Ciudad.-

De mis consideraciones:

Envío a Ud. el Informe correspondiente a la tutoría realizada al Trabajo de Titulación denominado: “PRODUCCIÓN DE NANOPARTÍCULAS DE PLATA MEDIANTE SÍNTESIS VERDE

USANDO EXTRACTO DE SEMILLAS DE APIO (APIUM GRAVEOLENS) Y EXPLORAR SU ACTIVIDAD LARVICIDA EN MOSQUITO” de los estudiantes MARQUEZ VELIZ BRYAN

Y CORTEZ BEDOYA RENÉ , indicando que han cumplido con todos los parámetros establecidos en la normativa vigente:

• El trabajo es el resultado de una investigación. • El estudiante demuestra conocimiento profesional integral. • El trabajo presenta una propuesta en el área de conocimiento. • El nivel de argumentación es coherente con el campo de conocimiento.

Adicionalmente, se adjunta el certificado de porcentaje de similitud y la valoración del trabajo de

titulación con la respectiva calificación.

Dando por concluida esta tutoría de trabajo de titulación, CERTIFICO, para los fines pertinentes,

que el estudiante está apto para continuar con el proceso de revisión final.

Atentamente,

___________________________________

Q.F. Luis Felipe Zalamea Molina

C.I.: 09041 9 00 55

ANEXO 4

vii

DEDICATORIA

El presente trabajo de investigación es

dedicado a todos mis familiares tanto espiritual

como terrenalmente estuvieron ahí, a mi lado

apoyándome y dándome su voz de aliento,

pidiéndome que no me dé por vencido, que me

anime, que pese a que la vida nos ponga

obstáculos está en nosotros si nos dejamos

derrotar, en especial a mis padres fueron los

cimientos en toda mi formación y los

principales responsables de la persona que

soy hasta ahora.

Cortez Bedoya Rene Orlando

Le dedico este proyecto a Dios por que

gracias a EL estoy terminando mi carrera

universitaria, a mi Madre Marlene Veliz Litardo

que siempre estuvo en los momentos más

difíciles apoyándome, dándome todo ese

amor que todo hijo necesita y por ser la

persona más maravillosa que conozco, a mi

Padre Mario Márquez Ramírez por

aconsejarme lo bueno de la vida y ayudarme

con todo lo que eh necesitado, a mis Abuelos

maternos porque me inculcaron buenos

valores y me guiaron por el buen camino, a

mis familiares más cercanos que nunca

dudaron de mí y siempre me sacaron un

sonrisa , a mi primo Brando que aunque hoy

no está siempre me alegro con su buen humor

y sé que donde quiera que esté el estar

cuidándome y a mis amigos en el cual cada

uno de ellos jugo un rol importante en mi vida

universitaria.


viii

AGRADECIMIENTOS

A Dios

Infinitamente, por permitirme llegar hasta este punto de mi vida, el momento donde

estoy cumpliendo una de mis metas, muchísimas gracias Padre mío.

A mis padres y familiares

Por estar siempre pendientes de mi brindándome su cariño, afecto, aconsejándome,

guiándome en este arduo y largo camino.

A docentes

Que formaron parte de mi camino académico fueron fuentes de conocimiento y

aprendizaje exquisito en todo este trayecto, mil gracias por la paciencia y

dedicación.

A todos mis amigos

A los de mi linda tierra Esmeraldas y los que compartieron conmigo estos 5 años de

estudios, se han convertido en mi segunda familia, porque más que amigos son

hermanos, muchas gracias por tantas risa, tristezas, enojos, todo fue para bien, todo

nos llevó a este punto, a la formación profesional.

A Q. F. Luis Felipe Zalamea Molina, Ing. Wilfrido Terán y Ing. Alfredo Leal

Muchísimas gracias por la paciencia en esta etapa cual es catalogada como la más

difícil, sin la ayuda de ustedes no hubiera sido muy complicado haber culminado

con el trabajo de investigación.

A una persona en especial

Que estuvo ahí dándome apoyo y animándome, brindándome su ayuda cuando

pudo en todo lo que estuvo a su alcance, pese a que no se encuentra a mi lado,

brindándome cariño.


ix

AGRADECIMIENTOS

Le agradezco a Dios por dar salud y la fuerza para seguir a delante, a mi Madre

Marlene Veliz Litardo que siempre me apoyo y nunca dudo de mí, por ser esa

persona que todo hijo necesita, por darme tu cariño, te agradezco de todo corazón

te amo Madre, a mi Padre Mario Márquez Ramírez por ser un pilar fundamental en

mi vida y ayudarme en todo te amo, a mis Abuelos maternos porque siempre me

dan su amor y apoyo, a mis familiares más cercanos que siempre me alegraron con

sus bromas los amo, a mi Primo Brando que me cuidada donde quiera que este, a

mi grupo de amigos que entre peleas, bromas siempre pudimos salir a delante les

agradezco de todo corazón por alegrarme todo los días en mi vida universitaria los

quiero mucho y a mi compañero de tesis y amigo que me ayudo durante el

desarrollo de la tesis.


x

INDICE GENERAL

Resumen ............................................................................................................................... 1

Abstract .................................................................................................................................. 2

CAPÍTULO 1. EL PROBLEMA ........................................................................................... 5

1.1. Planteamiento del problema. ........................................................................... 5

1.2. Formulación y Sistematización del trabajo de investigación. ................ 6

1.2.1. Formulación del trabajo de investigación. ........................................... 6

1.3. Justificación de la Investigación. ................................................................... 7

1.3.1. Justificación teórica .................................................................................... 7

1.3.2. Justificación metodológica ....................................................................... 8

1.3.3. Justificación práctica ................................................................................. 8

1.4. Objetivos de la Investigación .......................................................................... 8

1.4.1. Objetivo general ........................................................................................... 8

1.4.2. Objetivos específicos ................................................................................. 9

1.5. Delimitación de la Investigación ..................................................................... 9

1.5.1. Delimitación espacial.................................................................................. 9

1.5.2. Delimitación temporal............................................................................... 10

1.5.3. Delimitación del contenido ..................................................................... 10

1.5.4. Hipótesis ...................................................................................................... 10

1.5.5. Variable independiente............................................................................. 11

1.5.6. Variable dependiente ................................................................................ 11

1.5.7. Operacionalización de las variables..................................................... 12

CAPÍTULO 2. MARCOS DE REFERENCIA .................................................................. 13

2.1. Marco teórico ..................................................................................................... 13

2.1.1. Antecedentes .............................................................................................. 13

2.1.1.2 Aceite de apio y sus componentes volátiles .................................. 14

2.1.1.4. Obtención de nanopartículas de plata mediante usó de química verde

18

2.1.1.5. Reducción de iones metálicos aplicando plantas .............................. 18

2.1.1.6. Agentes con capacidad reductora en frutos y plantas ....................... 18

2.1.1.7. Determinación de flavonoides ................................................................ 19

2.1.1.8. Limoneno (Citroflavonoide)..................................................................... 19

2.1.1.9. Nanopartículas de plata con capacidad larvicida................................ 20

2.1.1.10. Nanopartículas de plata con capacidad bactericida ....................... 20

xi

2.1.2. Método de Green ........................................................................................ 22

2.1.3. Importancia de síntesis por química verde de AgNPs ........................... 23

2.1.4. Obtención de nanopartículas de plata ..................................................... 24

2.1.5. Métodos de síntesis de nanopartículas metálicas .................................. 27

2.1.6. Métodos de caracterización de las nanopartículas ................................ 28

2.1.7. Espectroscopía ultravioleta visible (UV-Vis) ............................................ 29

2.1.8. Microscopía electrónica de barrido ........................................................... 31

2.1.9. Espectrometría por distracción de rayos láser ........................................ 32

2.1.10. Dispersión dinámica de luz ..................................................................... 32

2.1.11. Tamaño de nanopartículas ..................................................................... 32

2.1.12. Nanopartículas sobre el medioambiente y salud ................................ 34

2.1.13. Propiedades químicas de la plata ......................................................... 35

2.1.14. Larvas de mosquitos................................................................................ 36

2.1.15. Estadios de las larvas de mosquitos ..................................................... 37

2.2. Marco conceptual.............................................................................................. 37

2.2.1. El apio (Apium graveolens) ..................................................................... 37

2.2.2. Nanopartículas metálicas ........................................................................ 38

2.2.3. Cromatografía liquida de alta resolución (HPLC) ............................. 38

2.2.4. Espectrometría UV-Vis ............................................................................. 38

2.2.5. Extracción Soxhlet .................................................................................... 38

2.3. Marco contextual............................................................................................... 41

CAPÍTULO 3. METODOLOGÍA ....................................................................................... 42

3.1. Tipo de investigación ................................................................................... 42

3.2. Técnicas de recolección de información ................................................ 42

3.3. Variables .......................................................................................................... 42

3.4. Materiales, reactivos y equipos. ................................................................ 43

3.5. Fase 1 (Extracción del aceite de las semillas) ....................................... 46

3.5.1. Adquisición y secado de las semillas. ................................................. 46

3.5.2. Triturado de las semillas. ........................................................................ 47

3.5.3. Preparación de los cartuchos ................................................................ 47

3.5.4. Extracción del aceite graso de semillas de apio. .............................. 47

3.5.5. Caracterización del aceite graso de semillas de apio. .................... 47

3.5.5.1. Cromatografía de gases (HPLC) ........................................................ 48

xii

3.5.5.2. Tamizaje fitoquímico. ............................................................................ 48

3.5.5.2.1. Ensayo de resinas .............................................................................. 48

3.5.5.2.2. Ensayo de Fehling .............................................................................. 49

3.5.5.2.3. Ensayo de espuma ............................................................................. 49

3.5.5.2.4. Ensayo de cloruro férrico ................................................................. 49

3.5.5.2.5. Ensayo de antocianinas.................................................................... 50

3.5.5.2.6. Ensayo de Dragendorff ..................................................................... 50

3.5.5.3. Antioxidantes (DPPH) ........................................................................... 51

3.5.5.3.1. Prueba empírica. ................................................................................. 51

3.5.5.3.2. Prueba de curva estándar. ............................................................... 51

3.6. Fase 2 (Síntesis)............................................................................................. 52

3.6.1. Producción de nanopartículas de plata. .............................................. 52

3.6.2. Caracterización de nanopartículas de plata. ...................................... 52

3.7. Fase 3 (Exploración larvicida).................................................................... 53

3.7.1. Exploración de potencial larvicida de las nanopartículas. ............. 53

CAPÍTULO 4. ANÁLISIS DE RESULTADOS ................................................................ 54

4.1. Adquisición y acondicionamiento de las semillas ............................... 54

4.2. Triturado de semillas .................................................................................... 54

4.3. Extracción del aceite esencial ................................................................... 55

4.4. Caracterización del aceite esencial .......................................................... 55

4.4.1. Cromatografía ............................................................................................. 56

4.4.2. Tamizaje fitoquímico ................................................................................. 57

4.4.3. Ensayo de antioxidantes (DPPH)........................................................... 58

4.5. Síntesis de nanopartículas de plata ......................................................... 67

4.5.1. Cálculos para síntesis de nanopartículas solución 1 Molar. ......... 67

4.6. Caracterización de nanopartículas por Espectrofotómetro UV/Vis . 68

4.7. Prueba de DSL (espectrometría por Difracción de rayo láser). ....... 69

4.9. Microscopia electrónica de barrido .......................................................... 69

Concentración de la muestra ................................................................................ 69

Tamaño de las nanopartículas observadas ...................................................... 69

Concentración 1 M ..................................................................................................... 69

650nn ........................................................................................................................... 69

Concentración 0.1 M.................................................................................................. 69

xiii

500nn ........................................................................................................................... 69

4.10. Exploración larvicida con mosquitos. ................................................. 70

CAPÍTULO 5. DISCUSIÓN, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............. 73

5.1. DISCUSIÓN ...................................................................................................... 73

5.2. CONCLUSIONES ............................................................................................ 74

5.3. RECOMENDACIONES................................................................................... 76

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS................................................................................ 77

ANEXOS O APÉNDICES ................................................................................................. 81

TABLAS

Pág.

Tabla 1. Variables del trabajo de investigación. ...................................................... 12

Tabla 2. Composición química del aceite de semilla de apio. ............................. 15

Tabla 3. Plantas con actividad antioxidante. ............................................................ 17

Tabla 4. Tamaños estimados de nanopartículas según el pico de la longitud

de onda. .............................................................................................................................. 31

Tabla 5. Propiedades de la plata ................................................................................. 35

Tabla 6. Materiales empleados ..................................................................................... 43

Tabla 7. Reactivos empleados..................................................................................... 44

Tabla 8. Equipos empleados........................................................................................ 45

Tabla 9. Resultados de perfil de ácidos grasos ..................................................... 56

Tabla 10. Resultados de perfil de ácidos grasos (Clasificación) ........................ 56

Tabla 11. Resultados de ensayos fitoquímicos ....................................................... 57

Tabla 12. Primer ensayo DPPH (D-1) .......................................................................... 58

Tabla 13. Segundo ensayo DPPH (D-1) ...................................................................... 59

Tabla 14. Tercer ensayo DPPH (D-1) ........................................................................... 60

Tabla 15. Primer ensayo DPPH (D-2) .......................................................................... 61


Tabla 17. Tercer ensayo DPPH (D-2) ........................................................................... 63

Tabla 18.Primer ensayo DPPH (D-3) ........................................................................... 64


Tabla 20. Tabla Tercer ensayo DPPH (D-3) .............................................................. 66

Tabla 21. Caracterización de las nanopartículas por espectrofotometría ........ 68

Tabla 22. Tamaño de nanopartículas obtenidas. ..................................................... 69

Tabla 23. Exploración con nanopartículas de plata al 1M .................................... 71

Tabla 24.. Exploración con nanopartículas con concentración 1M y 0.1 M ..... 72

xiv

FIGURAS

Pág.

Figura 1. Compuestos aromáticos de tipo lactona con actividad larvicida ..... 14

Figura 2. Principales componentes reductores de los iones metálicos en

donde A: terpenoides(eugenol) B, C: Flavonoides (luteolina, quercetina) n

Hexosa reductora con cadena abierta E, F: Aminoácidos (triptófano y tirosina)

.............................................................................................................................................. 23

Figura 3. Mecanismo de reacción para la síntesis de nanopartículas a partir de

luteolina .............................................................................................................................. 25

Figura 4. Formación de nano partículas de plata aplicando la reducción

química ............................................................................................................................... 26

Figura 5. Mecanismo de formación de nano partículas de plata aplicando

reactivos amigables con el medio. ............................................................................. 27

Figura 6. Métodos de síntesis de las Nanopartículas ........................................... 28

Figura 7. Espectro de luz visible .................................................................................. 29

Figura 8. Rangos de longitud de onda para la luz visible ..................................... 30

Figura 9. Espectro de absorción de NPs con diámetro inferior a 30 nm ......... 33

Figura 10. Esquema tradicional de un aparato Soxhlet ......................................... 40

Figura 11. Curva de tiempo vs absorbancia- primer ensayo (D-1) ..................... 58

Figura 12. Curva de tiempo vs absorbancia- segundo ensayo (D-1) ................. 59

Figura 13. Curva de tiempo vs absorbancia- tercer ensayo (D-1) ...................... 60







GRÁFICOS

Pág.

Gráfico 1. Esquema de la fase 1 ................................................................................... 46



ANEXOS

Pág.

Anexo 1. Pesado de semillas....................................................................................... 81

Anexo 2. Triturado y dosificación de semillas trituradas .................................... 81

Anexo 3. Extracción del aceite de las semillas por Soxhlet. .............................. 82

Anexo 4. Separación del aceite y el solvente. ......................................................... 82

xv

Anexo 5. Aceite extraído de la semilla de apio ....................................................... 83

Anexo 6. Pesado del nitrato de plata y mezclado con el aceite de semilla..... 83

Anexo 7. Espectrofotometría ....................................................................................... 84

Anexo 8. Tamizaje fitoquímico .................................................................................... 84

Anexo 9. Ensayo de antioxidantes [DPPH] .............................................................. 85

Anexo 10. Exploración larvicida ................................................................................. 85

Anexo 11. Observación de nanopartículas en microscopio óptico. ................. 86

Anexo 12. Protocolo DSL.............................................................................................. 86

Anexo 13. Resultados de cromatografía .................................................................. 87

Anexo 14. Nanopartículas a concentración 1M ...................................................... 89

Anexo 15. Nanopartículas a concentración 0.1M ................................................... 89

Anexo 16. Relación de magnificación y tamaño real de partículas .................. 90

1


FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA





Autores: Cortez Bedoya René Orlando y Márquez Veliz Bryan Andrés

Tutor: Q.F. Luis Felipe Zalamea Molina

Resumen

Se trató 896g de semillas de apio con hexano dando un 18% de rendimiento en

aceite. Fue analizado por cromatografía de gases obteniéndose como resultado un

64,08% ácido oleico (cis-9), 22,29% de ácido linoleico (cis,cis), ácido laúrico 3,82%,

acido mirístico 1,92%, ácido palmítico 6,61%, acido margárico 1.28%. Fue sometido

a tamizaje fitoquímico dando positivo a compuestos fenólicos, alcaloides,

compuesto reductores, flavonoides mientras que negativo a saponinas y resinas. El

ensayo de antioxidantes empleando DPPH (2,2-difenil-1-picrilhidrazilo) determinó

un 94 % de inhibición. Empleando este potencial como agente reductor de la plata

se realizó la producción de nanopartículas, obteniéndose material nanoparticulado

con una longitud de onda menor a 400 nm en el Espectrofotómetro UV/Vis, que

según la Tabla 4 tienen un tamaño que oscila entre los 10 a 20 nm. Se llevó a cabo

la exploración con muestras de larvas de mosquitos y las nanopartículas obtenidas

con diferentes concentraciones de nitrato de plata (AgNO3), dando un índice de

mortalidad del 80-90 % en las muestras donde se utilizaron las nanopartículas

puras.

Palabras claves: larvicida, cromatografía, ácidos grasos, agente reductor,

nanopartículas, espectrofotómetro, mortalidad.

2


FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA





Authors: Cortez Bedoya René Orlando y Márquez Veliz Bryan Andrés

Advisor: Q.F. Luis Felipe Zalamea Molina

Abstract

It was treated 896g of celery seeds with hexane giving an 18% yield in oil. It was

analyzed by gas chromatography obtained as a result a 64.08% oleic acid (cis-9),

22.29% linoleic acid (CIS, CIS), uric acid 3.82%, myristic acid 1.92%, palmitic acid

6.61%, margárico acid 1.28%. It was subjected to phytochemicals screening giving

positive to phenolic compounds, alkaloids, compound reducers, flavonoids while

negative to saponins and resins. The antioxidant assay using DPPH (2.2-diphenyl-

1-Picrilhidrazilo) determined a 94% inhibition. Using this potential as a reducing

agent for silver, the production of nanoparticles was produced, obtaining

nanoparticulate material with a wavelength less than 400 nm in the UV/Vis

spectrophotometer, which according to table 4 have a size ranging from 10 at 20

nm. Exploration was carried out with samples of mosquito larvae and nanoparticles

obtained with different concentrations of silver nitrate (AgNO3), giving a mortality

rate of 80-90% in the samples where pure nanoparticles were used.

Key words: Larvicide, chromatography, fatty acids, reducing agent, nanoparticles,

spectrophotometer, mortality.

3

Introducción

La nanotecnología y la nanociencia han ganado gran terreno en el área de la

investigación, poco a poco han ido evolucionando, permitiendo obtener resultados

satisfactorios en diversos campos profesionales como la medicina, la ingeniería,

áreas donde la utilización de productos nanoparticulados entre ellos nanopartículas ,

nanocelulosa, nanofibra, han conllevado a grandes logros.

La humanidad siempre ha sido golpeada por el brote de epidemias que son

transmitidas por agente virulentos y patógenos que al encontrarse en estrecha

relación con el ser humano en el medio ambiente lo que ocasiona que este

contraiga diversas enfermedades quebrantando su salud, un ejemplo muy común

de agente virulento que se haya en el medio son los mosquitos, los cuales poseen

en su saliva el virus del Dengue, Zika, Chikungunya, Malaria, Fiebre amarilla.

En la actualidad, las grandes industrias han logrado sacar al comercio varios

productos con propiedades insecticidas, larvicidas elaborados a base cipermetrina

y permetrina, componentes que atacan directamente a los mosquitos y las larvas

disminuyendo su población, pero esto hace que surja un problema; la residualidad

que pueda tener este producto, es decir la cantidad que puede quedar en el agua

después de haberlo usado, la cual en una cantidad considerable puede ser tóxico

para el ser humano si lo consume.

4

Los plaguicidas orgánicos han sido una idea que se ha venido desarrollando a

pequeña escala, mediante pruebas piloto donde se ha podido verificar su accionar,

que son amigables con el medio ambiente y la baja residualidad que producen pero

hasta la actualidad no se ha llegado a producir un producto designado a actuar solo

sobre las larvas de mosquito. Esta investigación tiene como objetivo afianzar los

conocimientos adquiridos en el transcurso de la carrera, aprovechar la materia

prima que se encuentra en el medio y poder obtener un producto nanoparticulado

con actividad larvicida, que aporte beneficios para la salud humana.

5

CAPÍTULO 1. EL PROBLEMA

1.1. Planteamiento del problema.

Del 2005 al 2014 había un aumento sostenido de las enfermedades trasmitidas

por la picadura de los mosquitos, lo que respecta hasta el 2017 se reportó 52 172

casos [1]. Con informes actualizados la OPS notificaron el incremento de estas

enfermedades en 8 países de Latinoamérica entre los que se encuentra nuestro

país. Hace unos años atrás el Ecuador fue uno de los países de Sudamérica más

afectados por enfermedades como la fiebre amarilla, Zika, Chikunguña y dengue

siendo su principal portador el mosquito Aedes Aegypti, aunque existen otras

especies como el Anopheles y el Culex que son propagadores de muchas otras

enfermedades y que según estudios realizados por la OMS son originarias de África

.

En el país, la tecnología de las nanopartículas se ha venido desarrollando

obteniéndose buenos resultados, por ejemplo, en el campo experimental, en

muchas ocasiones ha sido aplicada en la medicina como portadoras de fármacos y

como agentes de inhibición sobre células cancerígenas, cabe recalcar que el

método de producción de nanopartículas más amigable con el ambiente es

tecnología verde o síntesis verde que presenta beneficios que se han podido

evidenciar en las diversas investigaciones que se han realizado, el trabajo de la

nanotecnología se ha realizado y en muchos casos con extractos de origen vegetal

u otros compuestos de origen vegetal que han permitido conseguir nanopartículas

que poseen propiedades similares a los componentes que les dan origen por los

6

ácidos grasos que son extraídos de las semillas de vegetales y según sus

naturaleza poseen propiedades fúngicas, bactericidas, larvicidas, etc. [2].

1.2. Formulación y Sistematización del trabajo de investigación.

1.2.1. Formulación del trabajo de investigación.

Esta investigación se llevará a cabo teniendo conocimiento de las

investigaciones nacionales e internacionales empleando la nanotecnología y

extractos de origen vegetal, en esta ocasión se empleará el aceite de las semillas

de apio (Apium graveolens) que ha demostrado poseer actividad larvicida,

bactericida y fungicida [2].

En el Ecuador, la nanotecnología se encuentra en constante desarrollo, a más

de ello se desea rescatar la importancia que tiene la semilla del apio (Apium

graveolens), el aceite que se puede extraer de ella y su actividad larvicida en

mosquitos [3].

1.2.2. Organización del trabajo de investigación

La obtención de nanopartículas de plata por medio síntesis verde de

componentes orgánicos presentes en aceite de semilla de apio (Apium graveolens)

genera muchas incógnitas como:

• ¿Qué cantidad de aceite de apio y solución de nitrato de plata son las más

eficientes?

• ¿Cuáles son las variables de operación más relevantes para la obtención de

AgNPs?

7

• ¿Tendrán un potencial larvicida elevado en comparación con productos que

tienen el mismo fin y se hayan mercado?

1.3. Justificación de la Investigación.

1.3.1. Justificación teórica

La nanopartículas, resultado de un sinnúmero de investigaciones que se llevaron

a cabo hace años, forman parte de la innovación de la ciencia, debido a que según

transcurre el tiempo se han ido mejorando y buscando cumplir con las necesidades

o demandas donde son empleadas, pese a su éxito a nivel mundial en muchos

países es una tecnología que se encuentra fuera de sus manos por el tema recursos

económicos.

Por otra parte, los ácidos grasos obtenidos de semillas han tomado fuerza en el

campo medicinal e industrial, por sus distintas propiedades que han contribuido

beneficios en tratamiento preventivos contra enfermedades catastróficas que

deterioran la salud del ser humano, entre ellos se encuentran los ácidos grasos

insaturados que cumplen el papel de antioxidantes naturales en el cuerpo humano

inhibiendo la reproducción de celular cancerígenas [4].

8

1.3.2. Justificación metodológica

Para justificación de la metodología, el trabajo que se llevará acabo se inclina a

la investigación exploratoria experimental, a través de ella se desarrollará una

técnica con la cual se pueda obtener el aceite de las semillas de apio (Apium

graveolens), posteriormente se determinará por cromatografía de gases (HPLC) su

perfil de ácidos grasos, saturados e insaturados que se encuentran en su

composición y que le confieren la propiedad de reductor orgánico ante el nitrato de

plata, lo que permitirá la producción de las nanopartículas de plata (AgNPs).

1.3.3. Justificación práctica

El trabajo se efectuará bajo los resultados obtenidos en la cromatografía de gases

(HPLC) aplicada en el aceite de la semilla de apio (Apium graveolens) permitiendo

la adaptación con el nitrato de plata, la obtención de las nanopartículas y su

posterior aplicación en ensayos donde se suministrarán diferentes cantidades a un

determinado número de larvas de mosquitos, para así poder evaluar su potencial

larvicida, establecer un porcentaje de mortalidad al compararlo con productos que

se utilizan con el mismo fin y que se encuentran disponibles en el mercado [5].

1.4. Objetivos de la Investigación

1.4.1. Objetivo general

Producción de nanopartículas de plata (AgNPs) mediante síntesis verde usando

extracto de semillas de apio (Apium graveolens) y explorar su actividad larvicida en

mosquitos.

9

1.4.2. Objetivos específicos

• Extraer el aceite de las semillas de apio (Apium graveolens) y caracterizarlo

mediante cromatografía de gases (HPLC).

• Obtener nanopartículas de plata (AgNPs) usando el aceite de la semillas (Apium

graveolens) como agente reductor del nitrato de plata.

• Determinar las nanopartículas de plata obtenidas mediante espectroscopia UV-

Vis.

• Comprobar la eficiencia de las nanopartículas de plata realizando ensayos en

muestras de agua infestadas con una población determinada de larvas de

mosquitos.

• Comparar la viabilidad de las nanopartículas de plata aplicadas como larvicida

frente a varios productos que se utilizan con el mismo fin y que se comercializan

en el país.

1.5. Delimitación de la Investigación

Para culminar con éxito esta investigación es de vital importancia definir ciertos

contextos como el lugar y el tiempo que tomará conseguir los resultados que se

esperan.

1.5.1. Delimitación espacial

La presente investigación será efectuada casi en su totalidad en el Laboratorio

de docencia de Microbiología de muestra facultad, aunque no descartamos

apoyarnos en Laboratorios externos para la realización de análisis si la situación lo

amerita.

10

1.5.2. Delimitación temporal

Este proyecto está planificado para desarrollarse en un periodo no mayor a seis

meses que equivale a un semestre académico, pero no puede descartarse que se

presenten complicaciones que nos lleven a prolongar el trabajo.

1.5.3. Delimitación del contenido

El trabajo se va a llevar a cabo empleando estudios e investigaciones efectuadas

en el apio buscando definir las propiedades que posee y que brindan beneficios al

ser humano ya sea con las hojas de las plantas como el aceite obtenido de las

semillas y que en la actualidad se comercializa, en esta vez nos enfocamos en la

propiedad reductora de iones atribuida a los ácidos grasos insaturados que posee

en su estructura, empleando el método de síntesis verde (Green) para producir así

las nanopartículas. Entre nuestras bases de información se pueden destacar

documentos virtuales expuestos en el Repositorio de la Universidad de Guayaquil e

información obtenida de diversas revistas científicas de la web.

• Campo: Ingeniería Química.

• Área: Ingeniería de materiales

• Aspecto: Producción, exploración de actividad larvicida en mosquitos.

1.5.4. Hipótesis

11

Es posible obtener un producto nanoparticulado de plata vía síntesis química

verde usando aceite de apio (Apium graveolens) con nitrato de plata y que este

producto final presente actividad larvicida en mosquitos.

1.5.5. Variable independiente

Producir nanopartículas usando nitrato de plata y aceite de semillas de apio

(Apium graveolens).

1.5.6. Variable dependiente

El tamaño de las nanopartículas obtenidas y la cantidad que deben de emplearse

para que cumplan la acción como larvicida con mosquitos.

12

1.5.7. Operacionalización de las variables.

Tabla 1. Variables del trabajo de investigación.

Tipo de variable

Variable Definición Indicador

Fase 1

(E

xtr

acció

n d

el a

ceite

de la

s s

em

illas)

Independie

nte

Tiempo de secado

Tiempo de residencia en la estufa para disminuir la humedad presente en las semillas de apio.

horas

Tiempo de extracción

Tiempo empleado en la extracción del aceite contenido en las semillas de apio.

horas

Dependie

nte

Humedad Humedad contenida en las semillas luego de ser secadas en la estufa.

%

Rendimiento de aceite obtenido

Porcentaje de aceite obtenido por un peso determinado de semillas.

%

Fase 2

(S

ínte

sis

o p

roducció

n)

Independie

nte

Concentración Solución de nitrato de plata empleado en la síntesis de nanopartículas.

mM

Volumen empleado de

extracto

Cantidad de aceite utilizado ml, v/v

Tiempo de control

reacción

Tiempo que toma en producirse la reacción para la síntesis de nanopartículas.

minutos

Temperatura Temperatura de reacción de síntesis de las nanopartículas.

°C

Dependie

nte

Tamaño y forma

Definición de tamaño de AgNPs. nm

Longitud de onda

Espacio comprendido entre las nanopartículas que se encuentran en constante reacción.

nm

Fase 3

(E

xplo

ració

n larv

icid

a)

Independie

nte

Volumen de AgNps

Cantidad de solución de AgNPs empleado sobre las larvas de mosquito.

µl

Numero de larvas de mosquito

Cantidad de larvas de mosquitos por cada ensayo.

und

Dependie

nte

Índice de mortalidad

Cantidad de larvas muertas por cada ensayo.

%

Fuente: Diseñado en la actual investigación.

13

CAPÍTULO 2. MARCOS DE REFERENCIA

2.1. Marco teórico

2.1.1. Antecedentes

2.1.1.1. Actividad larvicida de las semillas de apio (Apium graveolens)

Se ha generado descubrimientos de diferentes compuestos con actividad

larvicida; se determinó actividad larvicida contra A. Aegypti de 4-butoximetilfenol y

4- hidroxi-2-metoximetilcinamaldehido con concentraciones de 0,4 a 2,0 mg/ml [6],

[7], aisladas de planta (orquídeas), y lactonas de 25 y 50 mg/ml obtenidas de

semillas de apio (A. graveolens) [6], [7].

Un estudio hecho por la Universidad Nacional de Colombia aplicando las

estrategias propuestas por la O. M. S., la cual contempla tres fases (laboratorio,

pequeña escala y gran escala), se descubrió hallazgos frente a diferentes

compuestos con actividad larvicidas, como es el caso de lactonas y el limoneno

presente en las semillas de apio (A. graveolens) [8], (ver Figura1).

Un estudio realizado en la ciudad de México por Andrade Ochoa y otros, mostro

que el limoneno presente en diferentes especies de aceites tiene actividad larvicida

[9]. Otro estudio realizado por Francisco Aldana y otro en Guatemala demostraron

que el limoneno tiene actividad larvicida a bajas dosis [10].

Por otra parte en el año 2014 se realizaron estudios en la Universidad de

Annamalai, en el Departamento de Zoología, donde se produjeron nanopartículas

14

de plata (AgNPs) usando como agente reductor el extracto acuoso de hojas de la

planta llamada Heliotropo indio (Heliotropium indicum) y generando resultados

relevantes los cuales establecieron su gran potencial ante el control en la

reproducción de las diferentes especies de mosquitos [11].

Figura 1. Compuestos aromáticos de tipo lactona con actividad larvicida

Fuente: [8]

2.1.1.2 Aceite de apio y sus componentes volátiles

En el año 1988 en el Centro de Investigación y Desarrollo de perfumería en la

provincia de Yunnan, la República Popular China, se realizaron estudios con el fin

de identificar un componente en específico del aceite de apio, el limoneno y

posteriormente en el laboratorio Agrónomo de la escuela nacional superior de

química de Toulouse Cedex, Francia, donde a través de cromatografía de gases y

espectrometría de masas a más de identificar el limoneno pudieron comprobar la

15

presencia de otros compuestos volátiles, como el sabineno, pentil benceno, canfeno

y muchos más. A continuación, una se presenta la tabla que describe los

componentes hallados [12].

Tabla 2. Composición química del aceite de semilla de apio.

Fuente: [12]

16

2.1.1.3. Antioxidantes y su papel biológico

Los antioxidantes son considerados como sustancias importantes en la

conservación de la estructura de ciertas biomoléculas que tienden a modificarse

rápidamente por la oxidación o peroxidación que se da naturalmente en ellos, ya

sea por acción de enzimas o reacciones en cadena de los radicales libres que

forman parte de su composición, el papel que ejercen los antioxidantes es de

retrasar o disminuir la velocidad de oxidación, lo cual impide que se genere un

desorden y la formación de sustancias altamente tóxicas para la estructura celular

como aldehídos insaturados y lípidos hidroperoxidados [13].

En la naturaleza hay muchas plantas que por su alto contenido en compuestos

fenólicos presentan actividad antioxidantes lo que les ha catapultado a ser

consideradas como especies importantes dentro del reino vegetal por los muchos

beneficios que brindan al ser consumidas en una dieta diaria o por diversas

productos que se pueden obtener de ellas [13]. Entre ellas están:

17

Tabla 3. Plantas con actividad antioxidante.

Nombre Descripción

APIUM GRAVEOLENS L. (APIACEAE) Apio Se ha encontrado actividad antioxidante en sus

semillas

CAMELLA SINENSIS L. (THEACEAE) Te Actividad antioxidante proveniente de algunos

alcaloides

CINNAMOMUM VERUM ((LAURACEAE) Canela Actividad antioxidante reportada en la fracción etérea

del aceite esencial

LARREA TRIDENTATA (ZYCOPHYLLACEAE)

Chaparral

Contiene NDGA (ácido nordihídrico guayarético) que

es un poderoso antioxidante usado para la

preservación de grasas y aceites.

LYCOPERSICUN ESCULENTUM (SOLANACEAE)

Tomate

Contiene carotenos (vitamina A), ácido fólico, ácido

pantoténico, biotina, vitamina K e inhibidores

relacionados con la vitamina E (α-tocoferol).

MEDICAGO SATIVA (FABACEAE) Alfalfa Contiene clorofila, carotenoides y vitamina E que han

reportado actividad antioxidante.

PANAX GINSENG (ARALIACEAE) Ginseng Chino Se ha reportado que un compuesto presente: 3-

hidroxi-2-metil-4H-piran-4-ona (maltol C6H6O3)

mostro actividad antioxidante.

PERILLA FRUTESCENS (LAMINACEAE) Perilla Se ha reportado actividad antioxidante en el aceite

de semillas que contiene β-caroteno, aminoácidos y

flavonoides.

PIMIENTA DIODICA (MYRTACEAE) Pimienta de

jamaica

Se ha reportado actividad antioxidante en las

semillas.

PIPER BETEL L. (PIPERACEAE) Betelvina Presenta actividad antioxidante en las hojas, las

cuales presentan alcaloides en su composición.

ROSMARINIS OFFICINALIS L. (LAMIACEAE)

Rosemary

Presentan compuestos fenólicos y curcuminoides

con actividad antioxidante.

TAACETUM VULGARE L. (ASTERACEAE)

Tanaceto

Presenta actividad antioxidante en sus hojas.

SATURAJE MONTANA L. (LAMIACEAE) Savory

Español

Terpenos con grupos hidroxilos en las semillas

presentan efecto antioxidante.

Fuente: [13]

18

2.1.1.4. Obtención de nanopartículas de plata mediante usó de química

verde

La investigación desarrollada por la universidad de Allahabad, India [14]

descubrió que el método “Green” utiliza sales metálicas para así reducirlas a nano

partículas, entre estas sales se hallan los nitratos de zinc y de plata.

Una investigación efectuada por la Universidad de Graz, Austria [15], pudo

sintetizar nanopartículas de zinc y nanopartículas de plata mediante la síntesis

“verde” que consiste en utilizar componentes reductores de extractos vegetales, los

cuales pueden reducir el tamaño de los metales a nanopartículas.

2.1.1.5. Reducción de iones metálicos aplicando plantas

El extracto obtenido de las diferentes plantas con capacidad antioxidantes

capaces de reducir los cationes en una disolución de sal metálica es conocido en la

actualidad como la síntesis verde de nanopartículas. Además de reducir los cationes

metálicos, empleando el método de Green se obtiene que se puede controlar el

diámetro de las nano partículas sin utilizar sustancias, evitando conglomeración

[16], [17].

2.1.1.6. Agentes con capacidad reductora en frutos y plantas

En el reino vegetal, algunas plantas poseen altas propiedades antioxidantes

debido a sus componentes. Estos componentes pueden ser obtenidos en la corteza

19

del árbol, las raíces, hojas, flores y frutos. Estos componentes corresponden a una

gran variedad de sustancias clasificadas como [16], [18]:

- Azúcares reductores: los cuales se clasifican en monosacáridos reductores,

como hexosas de cadena abierta; disacáridos reductores como maltosa,

lactosa y celobiosa [18], [19].

- Bases nitrogenadas: NAD+(nicotinamida adenina dinucleótido) y su forma

reducida NADH(nicotinamida adenina dinucleótido de hidrógeno) [18], [19].

- Polifenoles: flavonoides como quercetina, luteolina, kaempferol; y no

flavonoides como ácido gálico, ácido benzoico, estilbenos [16], [18].

2.1.1.7. Determinación de flavonoides

En la actualidad ya se conocen los diferentes componentes con actividad

reductora antioxidante en el reino vegetal. Para determinar aquellos componentes

de una manera experimental existe el método cualitativo a través de un ensayo o

marcha fotoquímica y el método cuantitativo a través de un HPLC o cromatografía

líquida de alta eficacia [16][20].

2.1.1.8. Limoneno (Citroflavonoide)

El limoneno es un compuesto organofosforado que se encuentra en

naturalmente en el ambiente siendo el 60 % de la composición de los aceites

esenciales de frutos cítricos y sus semillas [21] lo que les confiere un olor

característico del aceite, el ácido petroselénico es un compuesto que cumple

función antioxidante se encuentra en el aceite graso de la semilla. [22].

20

2.1.1.9. Nanopartículas de plata con capacidad larvicida

Los larvicidas estrictamente botánicos pueden reemplazarse con la producción

de nanopartículas de plata (AgNPs) sintetizadas a partir de extractos vegetales.

Esta tecnología cuenta con las propiedades microbiocidas de la plata, su resistencia

a la oxidación y una alta efectividad debido a su favorable relación

superficie/volumen producida por un tamaño de partícula muy reducido (1-100 nm),

en combinación con la actividad larvicida de una planta o extractos determinados.

De esta manera, el efecto insecticida puede alcanzarse con concentraciones muy

bajas de estas nanopartículas que, además, tienen la capacidad de biodegradarse,

por lo que se minimiza la acumulación de residuos peligrosos en el ambiente[19]

[23][24][25].

La actividad larvicida de las AgNPs sintetizadas a partir de extractos vegetales

contra las larvas ha sido ampliamente estudiada y documentada. Sin embargo, no

existen reportes científicos sobre la utilización de plantas o extractos nativos del

Ecuador para este propósito [25][26] .

2.1.1.10. Nanopartículas de plata con capacidad bactericida

Estudios hechos demuestran que la plata es denominada oligodinámica por su

capacidad bactericida a concentraciones bajas. Esto se debe a que los iones de

plata presentan gran reactividad frente a componentes como proteínas, ADN, entre

otros. Se debe que las interacciones que se producen a grupos de tipo tiol,

21

carboxilato, etc. La interacción puede ser manera sencilla o/y combinada lo cual

intercede en los procesos bactericidas [27].

Entonces las propiedades bactericidas de las nano partículas se conocen Por su

parte el efecto bactericida de las nanopartículas de plata se conoce por el

mecanismo de reacción que se ha estudiado recientemente, aunque sigue sin

conocerse completamente. Un ejemplo claro, el modo que interceptan las

nanopartículas de plata y diferentes bacterias gram-negativas ha sido realizado y

estudiado aplicando técnicas como High Angle Annular Dark Field (HAADF)

Scanning Electron Transmission Microscopy (STEM) las cual nos permite obtener

imágenes a escalas de nanómetros y alta calidad [28].

Estudio demuestran que la propiedad bactericida de las nano partículas de plata

depende del tamaño obtenido por lo general para que el efecto larvicida sea fuerte

el tamaño de las partículas tiene que estar entre1-10nm Las nano partículas de

tamaño muy pequeño pueden incluso a pasar a través de4 las bacterias

colocándose en su interior y destruir compuestos de grupos funcionales como es el

caso del ADN [29].

También se ha realizados estudios en donde la interacción de las partículas de

plata con el virus de HIV-1 [30]. Es este estudio se observó como las partículas de

tamaño muy pequeño se unieron al virus. Esto provoca que las nanopartículas y la

glicoproteína gp120 bloqueen la capacidad del virus en unirse a las células.

22

Por otro lado, se ha realizado un estudio recientemente, [31], en el cual se realiza

un análisis de acción de nano partículas de plata con un tamaño de 9.3 nm. Al final

del estudio las nano partículas lograron desestabilizar la parte interna de las

bacterias. Es importante mencionar que los iones de platas que se obtienen del

AgNO3 originas un efecto bactericida a concentraciones real menes bajas.

Otro estudio realizado, [32]. Muestra que las nano partículas de plata que

presentan una parcialmente oxidada podrían transportar Ag+ quimisorbidos en

pequeñas cantidades, pero los suficiente para producir una propiedad bactericida,

es importante mencionar que las nano partículas de plata obtenidas bajo atmósfera

de nitrógeno no presentan efectos bactericidas.

2.1.2. Método de Green

También denominada síntesis verde debido a la menor cantidad de desechos

tóxicos que produce con respecto al resto de métodos de síntesis de NPs, consiste

en utilizar componentes orgánicos de elementos vegetales como extracto de flores,

de frutos, de cáscaras, etc. que contienen agentes reductores capaces de disminuir

a escala nanométrica las partículas [33].

Varios componentes de las plantas como terpenoides, alcaloides, polifenoles y

aminoácidos juegan un rol importante para reducir los iones metálicos produciendo

nanopartículas [16] [34]ver Figura 2.

23

Figura 2. Principales componentes reductores de los iones metálicos en donde A: terpenoides(eugenol) B, C: Flavonoides (luteolina, quercetina) n

Hexosa reductora con cadena abierta E, F: Aminoácidos (triptófano y

tirosina)

Fuente:[16] [34]

2.1.3. Importancia de síntesis por química verde de AgNPs

El estudio realizado por el Departamento de Botánica de la Universidad de

Rawalpindi, Pakistán [35] enuncia que las ventajas del método “Green” para la

obtención de nano partículas son la reducción de riesgos de polución, debido al no

uso de compuestos químicos extremadamente tóxicos para la naturaleza y el ser

humano. Esta síntesis es la más adecuada para la obtención de nano partículas

debido a su facilidad de desarrollo, a su bajo coste y al ser amigable con el medio

ambiente.

24

La investigación realizada en 2014 por [36] demostró la importancia y eficiencia

económica en desarrollar métodos de obtención de nanotecnología de manera de

evitar contaminación por los métodos tradicionales, químicos y físicos con un alto

presupuesto de producción. Se demostró que las plantas poseen flavonoides y

fenoles, los cuales son fuertes agentes reductores de superficies metálicas, el

estudio utilizó extracto de una planta de tabaco (Nicotiana benthamiana) la cual fue

capaz de reducir las micropartículas de hierro, plata y oro a tamaños de 500nm,

100nm y 50nm respectivamente.

2.1.4. Obtención de nanopartículas de plata

Para obtención de las nano partículas de plata se necesita la aplicación de

métodos los cuales permitan tener un control sobre la forma y el tamaño de las

partículas, así estas partículas formen un conjunto para que presenten una

propiedad específica [29].

Por lo general, la obtención de las nano partículas en una disolución se lleva

aplicando los siguientes componentes: como es el caso de un precursor metálico;

un agente reductor; un agente estabilizante. Para la obtención de nano partículas

el mecanismo de formación presenta dos etapas dos etapas completamente

diferentes como son la nucleación y crecimiento, [29].

25

Figura 3. Mecanismo de reacción para la síntesis de nanopartículas a partir

de luteolina

Fuente: Diseñado en la actual investigación

Para el proceso de nucleación se necesita un fuente de energía de activación

muy alta, pero para el proceso de crecimiento es lo contrario a la nucleación, la

forma y el tamaño de las nano partículas está relacionada a la velocidad relativa de

diferentes procesos en la cual se puede controlar los diversos parámetros de

reacción como es el caso de la temperatura, Ph, concentración entre otros, [29] (ver

Figura 3).

26

Figura 4. Formación de nano partículas de plata aplicando la reducción

química

Fuente: [29]

Se han documentado un sinnúmero de reacciones químicas que nos permitan

realizar la síntesis de nanopartículas de plata mediante la aplicación de reducción

química [29].

Lo diferentes métodos en donde nano partículas se obtienen mediante un agente

reductor por lo general son las que más cambios presentan. Es importante

mencionar que la obtención de nano partículas a partir de AgNO3 aplicando un

agente reductor como es el caso de ácido ascórbico se obtienen nano partículas

con un tamaño máximo de 120nn cambiando las condiciones de la reacción [29].

La aplicación de agentes reductores por lo general débil, como es el caso de los

polioles, a temperaturas elevadas el flujo que permite obtener nano partículas de

plata con un diámetro de aproximadamente 40 nm. En casos como la aplicación de

los monosacáridos, se ha inventado un método llamado "verde" por ser amigable

con el medioambiente. Estas síntesis realizan la reducción del AgNO3 mediante la

aplicación de glucosa que es una agente reductor, esto da lugar a la obtención de

27

nano partículas de plata de con una tamaño de aproximadamente 5 nm [29], (ver

Figura 4).

Figura 5. Mecanismo de formación de nano partículas de plata aplicando

reactivos amigables con el medio.

Fuente: [29]

Es importante mencionar que también se pueden obtener nano partículas de

plata aplicando el método Tollens [37].

2.1.5. Métodos de síntesis de nanopartículas metálicas

Las nanopartículas metálicas pueden obtenerse principalmente por dos métodos

(Figura 5): (b) el método físico (top-down), consiste en la subdivisión mecánica del

metal y son: Evaporación térmica, depósito químico en fase vapor, preparación de

clústeres gaseosos Implantaciones de iones [16], [38] , y (B) el método químico

(bottom-up), que consiste en la nucleación y el crecimiento de las partículas a partir

de los átomos metálicos y son: Método coloidal, reducción fitoquímica y

radioquímica, irradiación con microondas, utilización de dendrímeros, síntesis

hidrotermal , Método sol-gel, Método Green [16], [38] .

28

El método químico ofrece ventajas en cuanto al control del tamaño y

reproducibilidad. A continuación, se presentan los métodos químicos más

importantes en la preparación de nanopartículas [16], [38].

Figura 6. Métodos de síntesis de las Nanopartículas

Fuente: [38]

2.1.6. Métodos de caracterización de las nanopartículas

Se pueden describir varios fundamentos de las técnicas fisicoquímicas utilizadas

para caracterizar y estudiar las propiedades de los sistemas nanoestructurados

entre los cuales tenemos [39].

➢ Espectroscopía de infrarrojos (FT-IR)

➢ Microscopía de barrido electrónico (SEM)

➢ Dispersión de luz dinámica (DLS)

➢ Espectroscopía ultravioleta visible (UV-Vis)

29

Los métodos seleccionados para la caracterización de las nanopartículas obtenidas

fueron la Espectroscopía ultravioleta visible (UV-Vis) y Microscopía de barrido

electrónico (SEM).

2.1.7. Espectroscopía ultravioleta visible (UV-Vis)

La espectroscopia de absorción de luz ultravioleta-visible es método para la

caracterización de los diferentes análisis químicos, es importa mencionar que la

longitud de onda que esta entre el visible y el ultravioleta tienen una extensa gama

de aplicación con la cuales se obtienen diversa información puede ser esta

cualitativa y cuantitativa [39].

Cabe recalcar que se pueda observar un sustancia en aplicando este método la

longitud de onda tiene que estar en un rango que el aparato tenga por lo general la

longitud de onda tiene que esta entre 380-780nm, y el color deberá ser coloreado,

por ejemplo, cuando se absorbe cierta longitud de onda las luz transmitida será de

un color especifico, es decir si se tiene un solución amarilla debido a que la región

visible que absorbe la longitud de onda será de 430 a 470. La Figura 6 muestra el

espectro de radiación electromagnética en la región visible [39].

Figura 7. Espectro de luz visible

Fuente: [39]

30

Figura 8. Rangos de longitud de onda para la luz visible

Fuente: [40]

El rango de la longitud de onda se establece como luz ultravioleta aquélla cuya

longitud de onda está entre 1 y 380 nm. La región comprendida entre los 10 y 190

nm es denominada ultravioleta del vacío, por lo tanto se realiza el vacío para poder

excluir la absorción de este gas de la del compuesto en estudio. Pero, la luz de las

longitudes de ondas no es de gran valor para la determinación de compuestos, por

tal razón en la práctica el rango de luz ultravioleta que se aplica para espectroscopía

por lo general va de 190 - 380 nm [39].

El principio de la espectroscopia de UV-vis establece bajo la absorción de

radiación ultravioleta visible por las moléculas. Cuando la radiación de una longitud

de onda incide sobre una muestra se produce la absorción parcial de la misma,

originado la transición en niveles energéticos de X (puede ser esto un átomo, una

molécula o ion) y esto pasa a un estado excitado (X*). El resto de la radiación es

transmitida. Por otra parte la espectroscopía de UV-vis es validada como técnica

de identificación de grupos funcionales de una molécula [39].

31

La técnica espectroscopía de UV-vis se puede aplicar tanto para análisis

cualitativo como cuantitativo. Entonces las medidas que son cualitativas son de

apoyo cuando se trata de identificar grupos funcionales, En las medidas

cuantitativas se aplica la ley de Lambert-Beer para establecer una concentración

de ciertas sustancia que absorbe por la cantidad de radiación transmitida o

absorbida [39].

Tabla 4. Tamaños estimados de nanopartículas según el pico de la longitud

de onda.

Fuente: [16]

2.1.8. Microscopía electrónica de barrido

En esta técnica se observa la superficie de algún solido de tamaño muy pequeño,

esta técnica puede identificar partículas con tamaños de 10nm en adelante, aquí se

obtienen imágenes en 3D debido a su gran profundidad en el campo. Se escanea

la superficie de a partícula con electrones (denominados primarios), y otros

electrones secundaros los cuales rebotan, son recogidos por un detector. Luego la

señal es vista en un monitor y los átomos de la partícula producen rayos X que

también son detectados [41].

32

2.1.9. Espectrometría por distracción de rayos láser

Es un método muy empleado para poder clasificar por tamaño las partículas que

conforman una muestra que se encuentra pulverizada seca o en suspensión liquida,

este protocolo consiste en hacer pasar el rayo láser expandido a través de las

muestras, esto hará que la luz se difractada y forme una figura luminosa simétrica,

[42].

2.1.10. Dispersión dinámica de luz

Denominado en inglés como Dynamic light scattering (DSL)[43], es una de las

técnicas más sencillas y cruciales cuando se trata en definir las características que

presentan nanopartículas de plata, es catalogada como no destructiva, no afecta

ninguna de las condiciones que presenta la muestra a ser analizada. Este

procedimiento es muy útil cuando se desea obtener el tamaño de partículas que

van de 2 a 500 nm, al definir el radio hidrodinámico [43] que poseen las

nanopartículas.

2.1.11. Tamaño de nanopartículas

La energía de resonancia del plasmón de superficie (RPS) depende de la

densidad de los electrones libres en el plasma dispuestos a interactuar con fotones

y de la propiedad dieléctrica del medio que rodea las nanopartículas (poseer una

baja conductividad eléctrica). Ambas energías son lo contrario al diámetro de las

nanopartículas es decir que son inversamente proporcional, mientras menor sea el

33

diámetro de estas, mayor será la energía de longitud de onda que se incide en nm

[16] [36].

Figura 9. Espectro de absorción de NPs con diámetro inferior a 30 nm

Fuente [16], [36]

Cuando las nanopartículas metálicas aumentan de tamaño, la longitud de onda

de luz absorbida se desplaza hacia la zona de ondas de menor energía, color rojo.

Esto quiere decir que el color rojo es absorbido por las nanopartículas y reflejan un

color azul pálido a la solución coloidal [44].

Si las NPs incrementan su tamaño a una escala manométrica mayor, las

longitudes de onda absorbida se desplazan a la zona infrarroja del espectro y esto

quiere decir, que las longitudes de onda van a hacer reflejadas dado que ninguna

es absorbida. Esto da lugar a una solución coloidal traslúcida [44].

34

2.1.12. Nanopartículas sobre el medioambiente y salud

Cabe recalcar que la plata no es toxica con contacto con la piel, pero las nano

partículas de plata al tener propiedades diferentes es de mucha utilidad investigar

si esta es toxicológica ya que actualmente se realizan muchos estudios con las

nanopartículas y puede que un futuro se vuelva de uso cotidiano [45].

Actualmente se han realizados revisiones sobre la interacción de las NPs en

tejidos humanos, y otra rutas como es toxicidad como sistema respiratorio, piel, y

otros tejidos). Ciertos investigadores proponen que se realicen investigaciones de

origen medico sobre el efecto de las nano partículas en la salud y el medio ambiente

[45].

Es importante mencionar que un futuro la aplicación de nanopartículas serán

parte de la vida cotidiana como es el caso de fabricación de electrodomésticos,

textiles entre otro, va a desatar el aumento en la concentración de nanopartículas

en aguas residuales y esto originaria un choque ya que las bacterias utilizadas para

depurar este tipo de aguas podrían no tener efectos ya que la nanopartículas

presentan propiedades larvicidas [46].

35

2.1.13. Propiedades químicas de la plata

Tabla 5. Propiedades de la plata

Fuente:[42].

Según su baja electronegatividad común en los metales, los átomos de plata no

atraen fácilmente los electrones, es decir, tienden a extraer los electrones de

valencia en la fase final de su nivel de energía lo que permite que se desarrolle una

nube de los electrones en medio los átomos permitiéndoles desarrollar el enlace

metálico respectivo [47].

En General la configuración electrónica de la Ag debe de ser [Kr]5𝑠 24𝑑 9 , pero

según la Ley del Octeto establece que un átomo no puede más de 8 electrones en

su último nivel de energía, entonces para el caso de la plata, un electrón del nivel 5

pasa a completar el subnivel Diffuse de su cuarta capa, quedando en su subnivel

36

Sharp de su última capa un solo electrón. Entonces la configuración electrónica del

átomo estable quedará [Kr]4𝑑 105𝑠 1 [47].

A causa de la pérdida de un electrón por ion plata, su radio iónico siempre va a

ser menor que el de su átomo estable (Agº). Los números bajos referentes a estos

radios en la tabla 3 hacen referencia que, a causa de la liberación de un electrón,

la fuerza eléctrica de repulsión entre los electrones de la envoltura provocan su

acercamiento al núcleo y al unirse con los otros cationes por la nube de electrones,

su enlace es mucho más fuerte que enlaces iónicos o covalentes [47].

2.1.14. Larvas de mosquitos

Las larvas de mosquitos su medio es acuático presentan un enorme movilidad y

todo su cuerpo se divide en cabeza, tórax y abdomen, se alimentan de

microorganismos presentes en el agua en donde fueron depositados. La forma es

que se alimentan y se mueven depende del tipo de larva de mosquito cada larva

dependiendo de su especie actúa de forma diferente, por lo general las larvas de

mosquitos según su forma de crecimiento se los separa por tiempo de estadio, las

larvas pueden ingerir cuerpos voluminosos, como crustáceos de tamaño pequeño.

[48].

Por los general la larvas de mosquitos no tienen sifón, las especie Anopheles

toman un posición horizontal en la superficie del agua cuando descansan, y las

demás especies de larvas toman un posición oblicua en su descanso [48].

37

2.1.15. Estadios de las larvas de mosquitos

El periodo de una larva por lo general se da de 8-10 días cuando las condiciones

en las que se encuentran son confortables, muchos factores intervienen en el

crecimiento entre esos está el ambiente, alimento entre. Entonces a lo que las

larvas crecen el estadio larval va cambiando, es decir que las larvas de primer

estadio por lo general las que emergen de los huevos presentan un tamaño muy

pequeño y a medida que van pasando los estadios larvales van creciendo hasta

llegar al cuarto estadio aquí las larvas presentan un tamaño de 0.5-1.5 cm cabe

recalcar que eso depende de la especie, el cuarto estadio se presentan don fases

denominados cuartos estadio temprano y cuarto estadio tardío(en esta fase las

larvas están a punto de convertirse en crisálidas) [48].

2.2. Marco conceptual

2.2.1. El apio (Apium graveolens)

El apio es una especie vegetal que pertenece al orden de las umbelíferas. Por

lo general posee tallos estriados que originan una gruesa penca con hojas

acuñadas, el aceite esencial que se obtiene de esta presenta flavonoides,

compuestos con propiedades antioxidantes y funciones biológicas como anti

cancerígeno, antiinflamatorio entre otra funciones, ampliando los componente que

presenta el aceite de apio está el kaempferol (flavonoles), y la luteolina y apigenina

(flavonas) [49].

Si hablamos específicamente de la semilla de apio según estudios previos [50] está

constituida por: 8% de humedad, 3-4 % de aceite esencial, 15 % de aceites fijos

(ácido petrosélenico 64,3 %, oleico 8,1%, linoleico 18% , linolénico m 0,6%,

38

palmítico 6,9% y ácido esteárico 1,4%), 18,7% de proteínas, 8% de cenizas, 11%

de fibra cruda, 36,6% de carbohidratos y 6% de almidón no soluble.

2.2.2. Nanopartículas metálicas

Las nanopartículas metálicas pueden ser sintetizadas por métodos físicos,

químicos o biológicos. Los métodos físicos y químicos son numerosos, pero en su

mayoría son caros o utilizan sustancias tóxicas. Además, pueden ocasionar

sustancias de residuo que quedan adsorbidas en la superficie, por tanto, se dificulta

su uso en aplicaciones de tipo médico [51].

2.2.3. Cromatografía liquida de alta resolución (HPLC)

La cromatografía es un método físico de separación de componentes de un

material para caracterizarlos. Puede ser aplicado en todo campo científico. Como

un método analítico sirve para medir la proporción de componentes en una muestra

o mezcla [52].

2.2.4. Espectrometría UV-Vis

La espectrometría es un método científico utilizado para determinar la

absorbancia de luz por parte de una sustancia química, midiendo la intensidad

inicial y final de la luz pasa por el medio. Así se puede determinar el parámetro

absorbancia (cantidad de luz absorbida por una solución muestra, la transmitancia

(cantidad de luz que pasa por la muestra y la concentración de partículas en general

que posee esa muestra según la ley de Beer-Lambert [53]

2.2.5. Extracción Soxhlet

39

El aparato Soxhlet fue diseñado por Franz von Soxhlet en 1879 y ha sido utilizado

desde entonces en el análisis de alimentos, suelos y sedimentos, así como para la

extracción de productos naturales [8] [54].

En la actualidad, la extracción Soxhlet es una técnica estándar en múltiples

metodologías analíticas de carácter oficial propias de organizaciones como la

AOAC (Association of Analytical Communities), EPA (Environmental Protección

Agency), BSI (Bristish Standars Institution), entre otros [8] [18].

Asimismo, la técnica es aplicada para estudiar y establecer el rendimiento y

selectividad de técnicas emergentes de extracción. El aparato Soxhlet típico se

ilustra en la Figura 8, éste consta de un condensador, una celda de extracción y un

reservorio de disolvente, el proceso destilación-condensación-extracción se

desarrolla de forma repetida sobre la misma muestra. Cada ciclo implica una etapa

de equilibrio, por lo que no se produce una sobrecarga del disolvente, y esto

representa una ventaja frente a otras técnicas como la maceración [8] [55].

40

Figura 10. Esquema tradicional de un aparato Soxhlet

Fuente: [8]

Los disolventes más empleados en las metodologías Soxhlet son hexano,

metanol entre otros; sin embargo, dada la alta toxicidad de éstos, se han empleado

disolventes de carácter verde como isopropanol, acetato de etilo, etanol, d-

limoneno, α-pineno, p-cimeno, entre otros [8] [18].

La alta temperatura de ebullición del disolvente es una ventaja, ya que aumenta

la transferencia de masa, así como un inconveniente, al extraer compuestos

susceptibles a la descomposición por calor, esto puede compensarse colocando el

sistema para disminuir el punto de ebullición del disolvente [8]. De las técnicas de

extracción tradicionales, el Soxhlet proporciona mayores rendimientos y es

considerada como exhaustiva, de ahí su uso frecuente en el estudio de productos

naturales [8].

41

2.3. Marco contextual

Este trabajo se efectuará en el laboratorio de microbiología de la Facultad de

Ingeniería Química de la Universidad de Guayaquil. Se estima que el proyecto de

investigación se realice en aproximadamente 4 meses, una vez sea aprobado del

proyecto.

Este proyecto va dirigido para los sectores donde almacenan en el agua y al no

estar debidamente contenida en recipientes apropiados se origina la proliferación

de larvas de mosquitos, esta investigación aportará a reducir su reproducción y

mitigar enfermedades transmitidas por ellos.

42

CAPÍTULO 3. METODOLOGÍA

3.1. Tipo de investigación

La metodología empleada en la realización de este proyecto fue de tipo

exploratoria experimental y método cuantitativo, debido a que una vez obtenido el

producto se realizaron pruebas para encontrar la cantidad óptima con la cual el

producto cumpla el objetivo que nos hemos planteado, tomando como guía la

información de diversos ensayos y sus derivaciones que se encuentran descritos

en la literatura consultada previamente al inicio de la etapa experimental del

proyecto.

3.2. Técnicas de recolección de información

Para el desarrollo del presente proyecto se tomaron como fuentes bibliografías

información de primer nivel, estas son tesis doctorales, revistas de alto impacto,

estudios realizados en diversos institutos de investigación y experimentaciones

llevadas a cabo en diversos laboratorios de la Facultad de Ingeniería Química,

Universidad de Guayaquil. Para redactar la sección de marco conceptual y

contextual se utilizó información de libros, esto para facilitar la compresión de lo

que deseo lograr.

3.3. Variables

La parte experimental de la investigación fue divida en 3 fases o etapas

principales (extracción del aceite de las semillas, síntesis y exploración larvicida)

esto permitirá una correcta interpretación. Anteriormente se definieron

perfectamente las variables que presenta esta esta investigación, entre las

independientes están volumen, temperatura, concentración de extracto y tiempo,

43

las dependientes son humedad, rendimiento, tamaño, longitud de onda e índice de

mortalidad.

3.4. Materiales, reactivos y equipos.

A continuación, se detallan los materiales y equipos que se emplearon en la

experimentación del proyecto, los cuales fueron facilitados por el docente

encargado del Laboratorio de Microbiología de la Facultad de Ingeniería Química,

Universidad de Guayaquil. También se menciona la materia prima y los reactivos

utilizados en el proceso.

Materia prima:

• semillas de apio (Apium graveolens).

Tabla 6. Materiales empleados

Materiales Marca Capacidad Uso

Micropipetas y pipeta Microlit 25-100 µl Medición de DPPH,

fijación de muestra

Vaso de precipitación Raso therm 0-500 Calentamiento de cera y

pesado de semilla

Gradilla ------ 0-10 tubos de

20 ml

Ensayo fitoquímico

Tubos de ensayo ------- 20ml Ensayo fitoquímico,

ensayo de DPPH

Papel filtro ------- 50 gramos de

muestra

Armado de cartuchos

para extracción del aceite

Microcubetas ------- 2 ml Prueba de

espectrofotometría

Hilo ------ ------ Sellado de cartuchos

Frascos de vidrio. ------ 25 ml Almacenado y transporte

de aceite

Recipientes plásticos ------ 200ml Exploración larvicida

Fuente: Diseñado en la investigación actual.

44

Reactivos:

Tabla 7. Reactivos empleados

Reactivo Cantidad Uso

Nitrato de plata 2 g Producción de nanopartículas

Hexano 1 L Solvente utilizado para

extracción del aceite

Agua destilada 1 gl Blanco utilizado. Preparación

de soluciones

Ácido clorhídrico concentrado

(37%)

5 ml Para ensayo fitoquímico

Alcohol amílico 2 ml Para ensayo fitoquímico

Metanol 50 ml Preparación de soluciones

2,2 difenil-1picrilhidrazilo Prueba de antioxidantes

Fehling A 1 ml Para ensayo fitoquímico

Fehling B 1 ml Para ensayo fitoquímico


Equipos:

45

Tabla 8. Equipos empleados

Equipos Marca Capacidad y/o

Rango acción

Empleo

Cromatógrafo de Gases o

columna de cromatografía

gaseosa. (HPLC)

Hp Hewlett

Packard

Modelo 5890

69 kg de muestra

Caracterización

de perfil de

ácidos grasos

presentes en el

aceite de semilla

de apio

Espectrofotómetro

ultravioleta visibles (UV-Vis)

Genesys 10 UV 200-1101 nm

Control en la

obtención de

nanopartículas

Licuadora

Oster ----

Triturado de

semillas de apio

Estufa

MLW 0-100 °C

Retiro de

humedad de las

semillas de apio

Extractor Soxhlet

------

600 g muestras / 1 Lt

de solvente

Extracción de

aceite

Balanza digital

Camry 5 kg

Pesado de

semilla de apio

Balanza analítica

Sartorius 220 g

Pesado del

nitrato de plata y

de DPPH

Rotavapor

Heidolph

20-210°C

1 galón

Concentrado del

aceite,

recuperado del

solvente

Cocina eléctrica

Tekno 0-400°C Calentamiento de

cera para

ensayos

Bomba de vacío

Gast 0-1 bar Recuperación del

solvente

Refrigeradora

Mabe ------ Refrigeración del

DPPH

Microscopio óptico Leica

4x-100x

Observación

empírica de

nanopartículas

Manta de calentamiento Glassco 0-350°C

1 L

Extracción del

aceite

Selladora Impulse sealer -------

Sellado de funda

para almacenar

las semillas de

apio


46

3.5. Fase 1 (Extracción del aceite de las semillas)

Gráfico 1. Esquema de la fase 1


3.5.1. Adquisición y secado de las semillas.

Se hizo la compra de 2 libras (lb) de semillas de apio, las misma fueron

posteriormente colocadas en la estufa con el fin de retirar la humedad que

presentan por un lapso de 24 horas debido a que el recipiente que las contiene

posee una atmósfera modificada para que las semillas puedan sobrevivir un tiempo

prudente a las condiciones climáticas de los sitios donde sean almacenadas [26].

47

3.5.2. Triturado de las semillas.

Una vez que las semillas perdieron la humedad que poseían se procedió a

triturarlas con el fin de reducirlas a un tamaño particulado que facilite la extracción

que del aceite que se encuentra dentro de ella.

3.5.3. Preparación de los cartuchos

Las semillas ya trituradas fueron encapsuladas en una bolsa o cartucho de papel

filtro y utilizando el hilo se cerraron los extremos del cartuchos para impedir que las

semillas trituradas puedan salirse de su interior.

3.5.4. Extracción del aceite graso de semillas de apio.

Las bolsas o cartuchos fueron introducidas en el extractor Soxhlet, el cual

utilizando una fase móvil o disolvente orgánico en este caso se empleó hexano,

debido a su alta volatilidad y su bajo punto de ebullición nos permitió obtener el

aceite contenido en las semillas del apio y posteriormente se realizó la recuperación

del hexano empleando el rotavapor para ello [16].

3.5.5. Caracterización del aceite graso de semillas de apio.

En etapa se llevaron a cabo varios ensayos y análisis al aceite obtenido de la

extracción, a continuación, detallamos cuales fueron.

48

3.5.5.1. Cromatografía de gases (HPLC)

Este análisis fue realizado con el fin poder estudiar más a fondo la composición

del aceite de las semillas, específicamente poder obtener el perfil de ácidos grasos

que forman parte de la composición química del aceite obtenido. Los resultados

emitidos por la cromatografía realizada fueron muy alentadores, debido a que nos

indican que nuestro aceite presenta una gran cantidad de ácidos grasos insaturados

lo cual es conveniente respecto al uso que le daremos.

3.5.5.2. Tamizaje fitoquímico.

Esta etapa está constituida por varios análisis que permiten identificar

componentes específicos que se encuentran en el seno de un extracto alcohólico,

debido a que nuestro extracto es lipídico tuvimos que modificarlo medianamente al

mezclarlo con una pequeña cantidad de metanol hecho que nos permitió trabajar

cada uno de los ensayos que constituyen el tamizaje fitoquímico con total

normalidad.

3.5.5.2.1. Ensayo de resinas

Tomamos 2 ml de la solución aceite-alcohol preparada anteriormente y se los

coloco en un tubo de ensayo, le agregaron 10 ml de agua destilada, esto se agito

constantemente por un período no mayor a 10 minutos, se dejó reposar por otros

10 minutos, el resultado obtenido fue negativo ya que no presentó precitado en el

fondo del tubo de ensayo.

49

3.5.5.2.2. Ensayo de Fehling

Se tomo 1 ml de solución aceite-alcohol y lo colocamos en un tubo de ensayo,

debido a que presenta un solvente que este caso es el metanol se llevó la alícuota

a baño maría para evaporar el metanol presente, una vez evaporado se dejó enfriar

unos segundo y se le adicionó 2 ml de agua para posteriormente agitarlo por un

corto tiempo, en otro tubo de ensayo se preparó una mezcla conformada por 1 ml

tanto de reactivo Fehling A y Fehling B, esto fue adicionado en el tubo de ensayo

que contenía la alícuota, se agito y llevo a calentar a baño maría por un periodo de

5 minutos, al culminar el tiempo se obtuvo como resultado una coloración rojiza en

el fondo, evidenciando que el aceite presenta agentes reductores en su

composición.

3.5.5.2.3. Ensayo de espuma

Se tomó 1 ml de alícuota y se lo llevó a un tubo de ensayo, a esto se le adicionó

5 ml de agua destilada, se agitó contantemente por 10 minutos, al cabo de este

tiempo se pudo ver una fina capa no persistente de espuma en la superficie de la

mezcla considerándose como negativo el resultado, lo que demuestra que nuestro

aceite se encuentra libre de saponinas en sus composición.

3.5.5.2.4. Ensayo de cloruro férrico

Se agregó 1 ml de la solución aceite-alcohol en un tubo de ensayo, a esto se le

adicionó 3 gotas de una solución que contiene tricloruro férrico al 5% y solución

salina fisiológica que es cloruro de sodio al 0,9% en agua, posteriormente se dejó

reposar la mezcla por unos minutos, al comprobar los resultados se pudo apreciar

50

una coloración verde intensa lo que demuestra la presencia de taninos del tipo

pirocatecólicos en el aceite.

3.5.5.2.5. Ensayo de antocianinas

Colocamos 2 ml de la solución aceite-alcohol en un tubo de ensayo, le

agregamos 1 ml de ácido clorhídrico concentrado (37%), posteriormente lo llevamos

a baño maría a calentar por 10 minutos, una vez cumplido el tiempo se lo retiro del

calentamiento y se dejó enfriar para luego adicionarle 2 ml de alcohol amílico,

inmediatamente se lo agito y dejo reposar, mientras transcurría el tiempo se pudo

apreciar que se daba la formación de dos fases y una coloración marrón en la fase

amílica, lo que nos llevó a indicar que nuestro aceite dio positivo a la prueba de

antocianinas.

3.5.5.2.6. Ensayo de Dragendorff

Se extrajo una alícuota de la solución aceite-alcohol y se la coloco en un tubo de

ensayo, debido a la presencia de metanol que es un solvente orgánico se llevó la

alícuota a baño maría con fin de evaporar el metanol, una vez evaporado se le

adiciono 1 ml de ácido clorhídrico al 1% en agua, posteriormente se añadieron 3

gotas del reactivo Dragendorff, luego de unos minutos de reaccionar se pudo

evidenciar un turbidez definida y la presencia de precipitado en el tubo de ensayo,

lo que prueba que el aceite de apio presenta alcaloides en su composición.

51

3.5.5.3. Antioxidantes (DPPH)

En este paso el objetivo es poder obtener un porcentaje real sobre el potencial

antioxidante que presenta el aceite de apio utilizando como medio el reactivo DPPH

(2,2-difenil-1picrilhidrazilo), debido a que cambia su color al reaccionar con

compuesto antioxidantes.

3.5.5.3.1. Prueba empírica.

Se tomaron 2 ml del reactivo DPPH (purpura) y se los colocaron en una micro

cubeta, posteriormente se adiciono 1 ml de aceite de apio y se procedió a agitar

enérgicamente por un periodo de 5 segundos, mientras se agitaba se pudo ver

como la mezcla cambio su color de purpura intenso hasta un amarillo opaco,

demostrando el alto potencial antioxidante que presenta el aceite.

3.5.5.3.2. Prueba de curva estándar.

Este ensayo a pesar de ser algo complejo, al contar con los equipos se pudo

realizar, utilizando un ordenador y el espectrofotómetro UV/Vis del laboratorio,

donde se ingresó soluciones con concentraciones estándar, luego se ingresó en

pequeñas concentraciones el aceite junto con DPPH con el fin de ver en qué tiempo

el aceite cambiaba el color del reactivo.

52

3.6. Fase 2 (Síntesis)



3.6.1. Producción de nanopartículas de plata.

El proceso o el método que se empleo es de “Green” o también conocido método

verde, esta es una de las técnicas más empleadas en la obtención de

nanopartículas debido a que los costos generados son bajos y a más de ello emplea

solventes inorgánicos no tóxicos con el ambiente, lo que permite obtener

nanopartículas [4].

3.6.2. Caracterización de nanopartículas de plata.

En esta etapa se empleará la espectroscopia UV-Vis para poder determinar el

tamaño que tienen las nanopartículas de plata obtenidas mediante síntesis verde,

53

así mismo conocer otros parámetros de estas como son concentración,

absorbancia y transmitancia.

3.7. Fase 3 (Exploración larvicida)



3.7.1. Exploración de potencial larvicida de las nanopartículas.

En esta etapa se realizaron ensayos con las nanopartículas obtenidas

empleando concentraciones diferentes de nitrato de plata (AgNO3), el fin fue

comprobar la capacidad larvicida que poseen, se utilizaron larvas de mosquito de

tercera estadío.

Se elaboraron 6 muestras por cada ensayo, cada muestra contenía un total de

10 larvas de mosquitos dándole como tiempo límite a la prueba de 24 horas para

posteriormente registrar los resultados.

54

CAPÍTULO 4. ANÁLISIS DE RESULTADOS

4.1. Adquisición y acondicionamiento de las semillas

Al hacer la compra de las semillas se pudo apreciar que venían en el interior de

una lata de aluminio, por lo cual se debe de entender que presentan una atmosfera

modificada para poder alargar sus tiempo de vida útil, entre las condiciones que son

modificadas esta la humedad en el interior de la lata, la cual puede ser un factor

que puede intervenir disminuyendo el rendimiento del aceite a obtener de la semilla,

por ello se decidió colocar las semillas en la estufa por un periodo corto para retirar

la humedad que aun poseen las semillas.

Al inicio se decidió pesar una libra de semillas que equivale a 453 g y se la llevo

a la estufa por 24 horas, una vez cumplido el tiempo se evidencio pérdida de masa

quedando como peso final 446 g.

%𝐻 =𝑚ℎ − 𝑚𝑠

𝑚ℎ

∗ 100 = 1.54%

%𝐻 = 𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑

𝑚ℎ = 𝑚𝑎𝑠𝑎 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑚𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠

𝑚𝑠 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑚𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠

4.2. Triturado de semillas

En vista de que son semillas y reducir su tamaño en una máquina trituradora

convencional es casi imposible se decidió emplear la licuadora con su procesador

de alimentos como trituradora, lo cual nos sirvió de mucho para poder reducir el

55

tamaño de las semillas a polvo facilitándonos el siguiente paso en la

experimentación, como en todo proceso se generaron pérdidas ocasionadas por

esparcimiento del material particulado, adherencias al recipiente de la licuadora,

etc.

4.3. Extracción del aceite esencial

Se trabajó de manera estacionaria, se emplearon primero 50 gramos para

realizar una prueba piloto la cual nos permita saber el rendimiento del aceite que

se iba a obtener al realizar la extracción con semillas secas. Una vez terminada la

extracción se determinó el rendimiento de las semillas de apio el cual alcanzo un

18 %, el cual puede considerarse como...

%𝑅 =𝑚 𝑎𝑐. 𝑜𝑏𝑡.

𝑚 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎∗ 100 = 18%

%𝑅 = 𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜

𝑚𝑐 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎

𝑚 𝑎𝑐. 𝑜𝑏𝑡.= 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 𝑜𝑏𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜

4.4. Caracterización del aceite esencial

Se pudo llegar a la caracterización del aceite esencial realizando análisis como

la cromatografía de gases (HPLC) y ensayos fitoquímicos como: tamizaje

fitoquímico y prueba de antioxidantes empleando el reactivo DPPH.

56

4.4.1. Cromatografía

Tabla 9. Resultados de perfil de ácidos grasos

Ácidos Grasos % FAMES/LT mg/g

Laúrico 0,93 9,28

Mirístico 1,92 19,19

Palmítico 6,61 66,13

Margárico 0,89 8,94

Oleico (cis-9) 64,08 640,76

Linoleico (cis,cis) 22,29 222,86

Fuente: Anexo 13

Tabla 10. Resultados de perfil de ácidos grasos (Clasificación)

Ácidos grasos % FAMES/LT mg/g

Total Omega-3 0,00 0,00

Total Omega-6 22,29 222,86

Total Omega-9 66,96 669,61

Total saturados 10,35 103,54

Total insaturados 89,65 896,46

Total monoinsaturados 66,96 669,61

Total polinsaturados 22,68 226,85

Total HUFA’s 0,00 0,00

Fuente: Anexo 13

57

4.4.2. Tamizaje fitoquímico

Tabla 11. Resultados de ensayos fitoquímicos

ACEITE DE APIO

Ensayo de resinas -

Ensayo de Fehling: Compuestos reductores +

Ensayo de la espuma: Saponinas -

Ensayo de cloruro férrico: Compuestos

fenólicos

+

(Verde intenso)

Ensayo de antocianinas: Flavonoides +

Ensayo de Dragendorff: Alcaloides (++)

(+++)


Tabla : Resultados del tamizaje fitoquímico que nos deja como constancia que

se encuentran presentes en el aceite de semilla de apio compuestos químicos muy

importantes para la síntesis de nanopartículas, como lo son los compuestos

reductores y los flavonoides, y como algo adicional la presencia de alcaloides y

compuestos fenólicos.

58

4.4.3. Ensayo de antioxidantes (DPPH)

4.4.3.1. Dia 1

Tabla 12. Primer ensayo DPPH (D-1)

volumen 50 µl

t/s ABS

0.062 1.005

30.003 0.959

60.006 0.934

90.008 0.779

120.058 0.767

150.06 0.725

180.001 0.669

210.004 0.63

240.007 0.513

270.01 0.498

300.013 0.463

330.018 0.406

360.02 0.385

390.023 0.332

420.025 0.304

450.027 0.274

480.031 0.239

510.033 0.207

540.036 0.188

570.039 0.17

600.041 0.162

630.045 0.152

660.05 0.146

690.052 0.142

720.054 0.138

750.056 0.135

780.043 0.133

810.046 0.131

840.048 0.13

870.051 0.129


%inhibición 87.1641791 %

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 200 400 600 800 1000

% 𝒊𝒏𝒉𝒊𝒃𝒊𝒄𝒊ó𝒏 =1𝑒𝑟 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏 − 𝑢𝑙𝑡𝑖𝑚𝑜 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏

1𝑒𝑟 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏∗ 100

Figura 11. Curva de tiempo vs absorbancia- primer ensayo

(D-1)

59

Tabla 13. Segundo ensayo DPPH (D-1)

Volumen 35 µl

t/s ABS

0.063 0.976

30.004 0.796

60.007 0.729

90.012 0.776

120.014 0.695

150.019 0.628

180.027 0.579

210.02 0.53

240.023 0.491

270.025 0.457

300.031 0.424

330.018 0.387

360.02 0.352

390.023 0.321

420.027 0.295

450.028 0.267

480.032 0.24

510.035 0.22

540.041 0.198

570.044 0.177

600.046 0.162

630.048 0.146

660.036 0.134

690.039 0.123

720.043 0.116

750.049 0.11

780.039 0.105

810.043 0.101

840.035 0.099

870.041 0.097


%inhibición 90.0614754

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 200 400 600 800 1000

Títu

lo d

el e

je

Título del eje

Tiempo vs absorbancia



Figura 12. Curva de tiempo vs absorbancia- segundo

ensayo (D-1)

60

Tabla 14. Tercer ensayo DPPH (D-1)


Volumen 25 µl

t/s ABS

0.062 0.954

30.004 0.846

60.006 0.797

90.01 0.716

120.012 0.664

150.061 0.595

180.001 0.53

210.004 0.475

240.01 0.414

270.061 0.374

300.001 0.325

330.005 0.29

360.009 0.256

390 0.219

420.008 0.192

450.011 0.168

480.06 0.147

510 0.126

540.003 0.111

570.005 0.099

600.008 0.091

630.011 0.084

660.061 0.079

690.001 0.075

720.003 0.073

750.006 0.071

780.008 0.07

810.011 0.069

840.06 0.068

870 0.067


0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 200 400 600 800 1000




Figura 13. Curva de tiempo vs absorbancia- tercer ensayo

(D-1)

61

4.4.3.2. Dia 2

Tabla 15. Primer ensayo DPPH (D-2)

Volumen 50 µl

t/s ABS

0.062 0.752

30.056 0.417

60.013 0.346

90.011 0.365

120.009 0.287

150.01 0.22

180.015 0.164

210.023 0.125

240.042 0.1

270.043 0.083

300.05 0.069

330.052 0.064

360.054 0.06

390.04 0.057

420.05 0.055

450.055 0.054

480.059 0.053

510.062 0.052

540.002 0.051

570.008 0.051

600.011 0.05

630.016 0.05

660.021 0.049

690.022 0.049

720.025 0.049

750.028 0.049

780.032 0.049

810.029 0.048

840.053 0.048

870.044 0.048



0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 200 400 600 800 1000





(D-2)

62


Volumen 35 µl

t/s ABS

0.062 0.789

30.004 0.662

60.009 0.657

90.06 0.637

120.061 0.598

150.002 0.524

180.005 0.5

210.008 0.453

240.059 0.404

270 0.363

300.001 0.316

330.003 0.289

360.005 0.245

390.006 0.215

420.008 0.185

450.009 0.155

480.06 0.134

510.014 0.11

540.027 0.093

570.032 0.08

600.025 0.07

630.029 0.061

660.034 0.055

690.034 0.05

720.037 0.047

750.038 0.044

780.04 0.043

810.042 0.041

840.045 0.04

870.049 0.04



0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 200 400 600 800 1000





ensayo (D-2)

63

Tabla 17. Tercer ensayo DPPH (D-2)

Volumen 25 µl

t/s ABS

0.063 0.79

30.004 0.65

60.005 0.678

90.056 0.598

120.059 0.562

150.061 0.525

180 0.49

210.003 0.45

240.006 0.421

270.014 0.391

300.017 0.36

330.019 0.329

360.02 0.303

390.022 0.274

420.023 0.248

450.027 0.224

480.029 0.201

510.031 0.178

540.032 0.16

570.04 0.141

600.043 0.123

630.045 0.108

660.049 0.094

690.005 0.084

720.003 0.075

750.009 0.067

780.012 0.062

810.013 0.057

840.016 0.054

870.021 0.051



0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 200 400 600 800 1000





(D-2)

64

4.4.3.3. Dia 3

Tabla 18.Primer ensayo DPPH (D-3)

Volumen 50 µl

t/s ABS

0.062 0.73

30.015 0.37

60.018 0.337

90.045 0.203

120.047 0.128

150.05 0.095

180.056 0.076

210.058 0.07

240.059 0.068

270 0.067

300.001 0.066

330.003 0.065

360.006 0.065

390.062 0.065

420.005 0.064

450.001 0.064

480.014 0.064

510.02 0.064

540.028 0.063

570.032 0.064

600.036 0.063

630.038 0.063

660.041 0.063

690.049 0.063

720.011 0.063

750.012 0.063

780.016 0.062

810.018 0.063

840.026 0.063

870.028 0.062



0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 200 400 600 800 1000





(D-3)

65


Volumen 35 µl

t/s ABS

0.063 0.782

30.002 0.759

60.006 0.686

90.008 0.612

120.01 0.589

150.012 0.514

180.061 0.493

210.006 0.42

240.01 0.378

270.013 0.339

300.001 0.289

330.013 0.257

360.029 0.206

390.032 0.178

420.05 0.146

450.052 0.128

480.055 0.107

510.051 0.095

540.054 0.089

570.046 0.081

600.047 0.076

630.05 0.074

660.051 0.071

690.053 0.069

720.056 0.068

750.048 0.067

780.058 0.067

810.06 0.066

840.026 0.066

870.042 0.065



0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 200 400 600 800 1000





ensayo (D-3)

66

Tabla 20. Tabla Tercer ensayo DPPH (D-3)

Volumen 25 µl

t/s ABS

0.061 0.841

30.001 0.809

60.006 0.759

90.01 0.703

120.012 0.654

150.015 0.616

180.012 0.572

210.016 0.526

240.019 0.488

270.021 0.451

300.024 0.423

330.026 0.379

360.026 0.356

390.027 0.326

420.03 0.292

450.025 0.266

480.034 0.238

510.036 0.214

540.039 0.191

570.041 0.166

600.039 0.149

630.041 0.133

660.044 0.117

690.048 0.106

720.052 0.096

750.06 0.089

780 0.081

810.007 0.077

840.008 0.073

870.01 0.07



0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 200 400 600 800 1000





(D-3)

67

4.5. Síntesis de nanopartículas de plata

4.5.1. Cálculos para síntesis de nanopartículas solución 1 Molar.

𝑀 =𝑚

𝐿𝑠𝑜𝑙

0.1𝑀 =#𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠

0.005𝐿

#𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 = (0.1𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠

𝐿) (0.005𝐿)

#𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 = 0.0005 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠

#𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 ∗𝑃𝑚 𝐴𝑔𝑁𝑂3

1 𝑚𝑜𝑙 𝐴𝑔𝑁𝑂3

𝑝𝐻 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑚𝑖𝑙𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑝𝑖𝑜 = 5

𝑃𝑚 𝐴𝑔𝑁𝑂3 = 169.87 𝑔

0.0005 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 ∗169.87 𝑔 𝐴𝑔𝑁𝑂3

1𝑚𝑜𝑙 = 0.0849 ≅ 0.085 𝑔 𝐴𝑔𝑁𝑂3

𝑀 = 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑠𝑒𝑎𝑑𝑎

𝑚 = 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛

𝐿 𝑠𝑜𝑙 = 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛

4.5.2. Cálculos para síntesis de nanopartículas solución 0.1 Molar.

𝑀 =𝑚

𝐿 𝑠𝑜𝑙

0.1𝑀 =#𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠

0.005𝐿

#𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 = (0.1𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠

𝐿) (0.005𝐿)

#𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 = 0.0005 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠

#𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 ∗𝑃𝑚 𝐴𝑔𝑁𝑂3

1 𝑚𝑜𝑙 𝐴𝑔𝑁𝑂3

𝑝𝐻 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑚𝑖𝑙𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑝𝑖𝑜 = 5

𝑃𝑚 𝐴𝑔𝑁𝑂3 = 169.87 𝑔

68

0.0005 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 ∗169.87 𝑔 𝐴𝑔𝑁𝑂3

1𝑚𝑜𝑙 = 0.0849 ≅ 0.085 𝑔 𝐴𝑔𝑁𝑂3

𝑀 = 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑠𝑒𝑎𝑑𝑎

𝑚 = 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛

𝐿𝑠𝑜𝑙 = 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛

4.6. Caracterización de nanopartículas por Espectrofotómetro UV/Vis

Obtenida la solución con las nanopartículas de plata (AgNPs) a partir del aceite

de semilla de apio con nitrato de plata (AgNO3) concentración 1 Molar se realizó un

seguimiento a esta reacción controlando varios parámetros de la solución, entre

ellos la concentración, longitud de onda, absorbancia y transmitancia empleando

como herramienta de medición el espectrofotómetro Genesys 10-uv, se empleó

agua destilada como blanco en todas las mediciones.

Tabla 21. Caracterización de las nanopartículas por espectrofotometría

Días Longitud de onda

(𝝀)

Absorbancia

(Asb)

Transmitancia

(%T)

Concentración

(ppm)

0 440 2.919 0.1 1.083

1 700 2.633 0.3 2.540

2 520 2.994 0.1 2.975

3 245 2.469 6.1 2.063

4 650 2.999 4.4 3.360

7 225 2.070 6.9 1.979

8 245 2.600 6.5 1.222

9 290 2.439 0.3 1.702

10 620 2.986 0.2 1.560

11 285 2.716 8.9 1.553

14 290 2.300 0.5 1.560


Los resultados obtenidos varían ya que el nitrato de plata estuvo reaccionando

con los agentes reductores contenidos en el aceite de la semilla de apio (a.

69

graveolens) durante 14 días, se dio por terminada la formación de nanopartículas

de plata cuando los resultado presentaron valores constantes (parecidos).

4.7. Prueba de DSL (espectrometría por Difracción de rayo láser).

La prueba se realizó de forma empírica haciendo uso de un láser de 5 voltios,

la luz visible que provoco las nanopartículas fue de un color amarillo que se según

la Figura 7 el tamaño de las nanopartículas está entre 570-590.

4.8. Observación empírica de nanopartículas.

Se utilizó el microscopio óptico con un margen de amplificación de 40x, donde se

pudo visualizar material cristalino con formas irregulares (Ver Anexo 11).

4.9. Microscopia electrónica de barrido

La prueba de microscopia electrónica de barrido se realizó en el Instituto

Nacional de Investigación en Salud Pública (INSPI) .

Tabla 22. Tamaño de nanopartículas obtenidas.

Concentración de la muestra Tamaño de las nanopartículas

observadas

Concentración 1 M 20 nm

Concentración 0.1 M 10 nm


70

Los resultados varían de acuerdo con la concentración como se puede observar

en la tabla 22, el tamaño de las nanopartículas se obtiene a partir del Anexo 16, en

donde muestra la relación que existe entre la magnificación y el tamaño real de las

nanopartículas a partir de la imagen obtenida del equipo (Marca: Jeol ; Modelo: JSM

5310 ) con el que se realizó la prueba.

4.10. Exploración larvicida con mosquitos.

La exploración realizada en la tabla 23 muestra el índice de mortalidad obtenido

con larvas recogidas del ambiente, mientras que la tabla 24 se realiza con larvas

de cuarto estadio temprano obtenidas del laboratorio de Entomología de la dirección

zonal de vigilancia de la salud pública.

71

Tabla 23. Exploración con nanopartículas de plata al 1M

Muestras Agente

empleado

Dis

olu

ció

n

em

ple

ad

a Cantidad

de agente

empleado

Total

de

larvas

Larvas

Vivas

Larvas

Muertas

Índice de

mortalidad

(%)

1 Etanol N/A 35 µl 10 10 0 0

2 Aceite de

semilla de apio

+ etanol

20:80 35 µl 10 7 3 30.00

3 Aceite de

semilla de apio

puro

N/A 35 µl 10 4 6 60.00

4 Nanopartículas

de plata N/A 35 µl 10 1 7 70.00

5 Nanopartículas

de plata +

etanol

20:80 35 µl 10 6 4 40.00

6 Producto del

mercado

(Insecticida

Torvi)

35 µl 10 0 10 100.00


Al cabo de las 24 horas se realizó una inspección rigurosa donde se pudo

comprobar el poder larvicida de las nanopartículas, las cuales se emplearon tanto

en soluciones con alcohol etílico como en solución únicamente de nanopartículas ,

se observó que en la muestra control de solo alcohol no murieron las larvas lo cual

es algo favorable ya que se puede indicar que el alcohol etílico no afecta a las larvas

y en la muestra control de solo aceite de semilla de apio se dio muerte por asfixia,

debido a que el aceite formo una fase lipídica en la superficie lo que impidió que

respiren.

72

Tabla 24.. Exploración con nanopartículas con concentración 1M y 0.1 M

Muestras Agente

empleado

Dis

olu

ció

n

em

ple

ad

a Cantidad

de agente

empleado

Total

de

larvas

Larvas

Vivas

Larvas

Muertas

Índice de

mortalidad

(%)

1 Nanopartículas

de plata (1M) +

etanol

50/50 70 µl 10 1 9 90

2 Nanopartículas

de plata puras

(1M)

N/A 35 µl 10 1 9 90

3 Nanopartículas

de plata (0.1M)

+ etanol

50/50 70 µl 10 0 10 100

4 Nanopartículas

de plata puras

(0.1M)

N/A 35 µl 10 0 10 100

5 Aceite puro de

semilla de apio

N/A 25 µl 10 4 6 60

6 Producto del

mercado

(Temefos)

35 µl 10 0 10 100.00


Una vez transcurridas 24 horas, se observó los resultados obtenidos con las

nanopartículas de concentración 1M y 0.1M, el índice de mortalidad de las

nanopartículas de plata (0.1) fue de 100%, mucho mejores en comparación a los

resultados logrados con las nanopartículas de plata en concentración 1M, en esta

exploración las nanopartículas pudieron llegar a un índice de mortalidad de 90%, lo

que nos confirma que las larvas de moquitos en el ambiente han creado una

resistencia contra los larvicidas debido a que se adaptan rápidamente al medio.

73

CAPÍTULO 5. DISCUSIÓN, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1. DISCUSIÓN

En el presente trabajo se obtuvieron nanopartículas de plata tomando como base

la metodología aplicada en los estudios realizados en la Facultad de Ciencias Físico

Matemáticas de la Universidad de Nuevo León, México [56], debido a que

empleamos extractos grasos se realizó una modificación en la metodología ya que

en el estudio antes mencionado utilizaron extractos acuosos, pese a esto se

obtuvieron valores que están entre 500 y 650 nm comprobándose por medio de

SEM (Microscopia Electrónica de Barrido) y DSL (Dispersión dinámica de luz) la

presencia de las nanopartículas de plata producto de la reacción.

El producto final del presente trabajo se obtuvo un índice de mortalidad con

valores comprendidos entre 80-90%, con larvas de segundo, tercer y cuarto

estadio de crecimiento, tomando como referencia el trabajo realizado [57], con

aceites obtenidos de plantas tales como la Pimenta racemosa Chenopodium

ambrosioide, Piper aduncum, Piper auritu, se consideran que los valores que

obtuvimos son óptimos. Como información relevante en la actualidad no existen

investigaciones donde se detalla el estudio larvicida con aceites obtenidos de

semillas.

74

5.2. CONCLUSIONES

La extracción con hexano y 896g de semilla de apio nos dio un rendimiento del

18 % de aceite.

El análisis de HPLC (Cromatografía de gases) nos dio el siguiente resultado:

64,08% ácido oleico (cis-9), 22,29% de ácido linoleico (cis,cis), ácido laúrico 3,82%,

acido mirístico 1,92%, ácido palmítico 6,61%, acido margárico 1.28%.

El análisis de DPPH (2,2-difenil-1-picrilhidrazilo) determinó que la semilla de apio

posee un capacidad antioxidante del 94%.

Durante el tiempo que se desarrolló la reacción entre el nitrato de la plata y el

aceite de la semilla de apio, los parámetros de control absorbancia, transmitancia y

concentración fueron inestables como se puede apreciar en la Tabla 21.

La producción de las nanopartículas fue influenciada por la solubilidad que tiene

el nitrato de plata frente a extractos grasos o aceites.

La cantidad de nitrato de plata empleado en la síntesis es un factor determinante

en el tamaño y forma que tendrán las nanopartículas, en la prueba de microscopia

electrónica de barrido las soluciones con concentración de 0.1 M y 1 M presentaron

un tamaño de nanopartículas de 10 y 20 nm respectivamente.

75

La efectividad de las nanopartículas en los ensayos fue inversamente

proporcional a la cantidad de nitrato de plata que se utilizó en la síntesis, a menor

concentración de sustrato mayor efectividad.

El estudio de viabilidad permitió comparar nuestro larvicida orgánico con uno

encontrado en el mercado (Temefos), Obteniendo como resultado que el larvicida

comercializado tiene un índice de mortalidad del 100% a comparación del larvicida

orgánico que presento un índice de mortalidad entre un 80-90%.

76

5.3. RECOMENDACIONES

En la síntesis de nanopartículas se sugiere utilizar concentraciones muy

pequeñas de nitrato de plata que no afecten su solubilidad.

Mientras se desarrolla la reacción del nitrato de plata con el agente reductor

emplear el método de control de parámetros más adecuado y registrar los datos

obtenidos al menos con 3 variaciones.

Buscar o explorar más extractos grasos que sirvan como reductores del nitrato

de plata y que puedan brindar mejores resultados en la producción de

nanopartículas.

Mientras se comprueba la presencia de nanopartícula posterior a la síntesis, se

puede emplear técnicas que se catalogan como empíricas o que se encuentran a

la mano.

77

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

[1] O. J. Brady et al., “Refining the Global Spatial Limits of Dengue Virus

Transmission by Evidence-Based Consensus,” vol. 6, no. 8, 2012.

[2] A. Kumar, P. K. Vemula, P. M. Ajayan, and G. John, “Silver-nanoparticle-embedded antimicrobial paints based on vegetable oil,” vol. 7, no. March,

2008.

[3] R. A. Momin and M. G. Nair, “Mosquitocidal, nematicidal, and antifungal compounds from Apium graveolens L. seeds,” J Agric Food Chem, vol. 49, no. 1, pp. 142–145, 2001.

[4] L. Z. Lin, S. Lu, and J. M. Harnly, “Detection and quantification of glycosylated

flavonoid malonates in celery, chinese celery, and celery seed by LC-DAD-ESI/MS,” J. Agric. Food Chem., vol. 55, no. 4, pp. 1321–1326, 2007.

[5] J. A. Bisset Lazcano, M. D. C. Marquetti, R. Portillo, M. M. Rodríguez, S.

Suárez, and M. Leyva, “Factores ecológicos asociados con la presencia de larvas de Aedes aegypti en zonas de alta infestación del municipio Playa,

Ciudad de La Habana, Cuba,” Rev. Panam. Salud Pública, vol. 19, no. 6, pp. 379–384, 2006.

[6] S. A. Y. C. Remuñán-lópez, “7. Nanopartículas metálicas: oro,” pp. 8–17.

[7] M. Au, J. Rose, J. Bottero, G. V Lowry, J. Jolivet, and M. R. Wiesner, “an environmental , health and safety perspective,” no. September, pp. 1–8, 2009.

[8] J. P. Ortega Barbosa, “Estudio comparativo de m�todos de extracci�n, en

la obtenci�n de extractos promisorios con actividad larvicida contra el

mosquito Culex quinquefasciatus, a partir de residuos frut�colas,” p. 120,

2014.

[9] “ACTIVIDAD LARVICIDA DE ACEITES ESENCIALES DE OREGANO ( Lippia berlandieri Schauer ), ANÍS ( Pimpinella anisum ) Y LIMÓN ( Citrus

aurantifolia Swingle ) CONTRA Culex,” vol. 2, no. October, p. 2013, 2013.

[10] L. Aedes, “Lippia graveolens , contra Aedes aegypti L . Larvicidal activity of essential oils of Lippia alba and Lippia graveolens ,” vol. 26, no. 2, 2017.

[11] K. Veerakumar and M. Govindarajan, “Mosquito larvicidal properties of silver

nanoparticles synthesized using Heliotropium indicum ( Boraginaceae ) against Aedes aegypti , Anopheles stephensi , and Culex quinquefasciatus ( Diptera : Culicidae ),” 2014.

[12] C. Jian-qin, Z. Zheng-ju, and P. Fan, “Journal of Essential Oil GC / MS and

GC / FTIR Analysis of the Essential Oil of Celery Seed,” no. May 2015, pp. 37–41, 1990.

[13] A. D. E. Origen et al., “+ 0 2 ~,” vol. X, no. Iii, 1996.

78

[14] C. Generale, “Programma di ‘ Esercitazioni di Chimica Generale ,’” pp. 3–5,

2018.

[15] W. Salem et al., “International Journal of Medical Microbiology Antibacterial activity of silver and zinc nanoparticles against Vibrio cholerae and enterotoxic

Escherichia coli,” Int. J. Med. Microbiol., vol. 305, no. 1, pp. 85–95, 2015.

[16] “UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE : INGENIERIA QUIMICA CARRERA ESCUELA : INGENIERIA QUIMICA,” 2018.

[17] I. N. García, R. H. Rodríguez, J. Luis, and B. Pereira, “Síntesis verde de

nanopartículas para la eliminación de colorantes en medios acuosos .,” 2015.

[18] T. F. I. N. D. E. Máster and P. N. Murray, “Determinación de polifenoles en vinos mediante un sensor de nanopartículas de cerio,” 2016.

[19] U. Muthukumaran and M. Govindarajan, “Synthesis and characterization of

silver nanoparticles using Gmelina asiatica leaf extract against filariasis , dengue , and malaria vector mosquitoes,” 2015.

[20] C. Introducción and F. D. E. L. Problema, “Capítulo 1: introducción 1.1.”

[21] P. Issn, “Modelado de la epoxidación de limoneno con pw-amberlita,” vol. 2,

no. 33, pp. 451–454, 2007.

[22] R. O. Russo and M. Speranza, “Los flavonoides en la terapia cardiovascular.”

[23] D. Culicidae, “Biolarvicidal and pupicidal potential of silver nanoparticles synthesized using Euphorbia hirta against Anopheles stephensi Liston ( Diptera : Culicidae ),” no. May 2014, 2012.

[24] H. P. Borase, C. D. Patil, R. B. Salunkhe, C. P. Narkhede, B. K. Salunke, and S. V Patil, “Phyto-Synthesized Silver Nanoparticles : A Potent Mosquito Biolarvicidal Agent,” vol. 3, no. 1, pp. 1–7, 2013.

[25] “No Title,” 2017.

[26] T. Miers, C. Jayaseelan, A. A. Rahuman, and G. Rajakumar, “Synthesis of

pediculocidal and larvicidal silver nanoparticles by leaf extract from heartleaf moonseed plant , Tinospora cordifolia Miers,” no. April 2018, 2011.

[27] L. S. Nair and C. T. Laurencin, “Silver Nanoparticles : Synthesis and

Therapeutic Applications,” vol. 3, no. 4, pp. 301–316, 2007.

[28] J. R. Morones-ramirez et al., “The bactericidal effect of silver nanoparticles,” no. February 2014, 2005.

[29] M. Monge, “Investigación Química Nanopartículas de plata : métodos de

síntesis en disolución y propiedades bactericidas,” pp. 33–41, 2009.

[30] J. L. Elechiguerra et al., “Interaction of silver nanoparticles with HIV-1,” vol. 10, pp. 1–10, 2005.

[31] C. Lok et al., “Proteomic Analysis of the Mode of Antibacterial Action of Silver

79

Nanoparticles research articles,” pp. 916–924, 2006.

[32] C. L. Æ. C. Ho, Æ. R. Chen, Æ. Q. H. Æ. W. Yu, H. Sun, Æ. P. K. Tam, and Æ. J. C. Æ. C. Che, “Silver nanoparticles : partial oxidation and antibacterial activities,” pp. 527–534, 2007.

[33] R. Soluciones, D. P. Eia, N. Envigado, L. C. Calle, and M. E. Londoño,

“Síntesis verde de nanopartículas de plata mediante el uso del ajo ( Allium sativum ),” pp. 129–140, 2014.

[34] V. Makarov, O. V Sinitsyna, I. V. Yaminsky, and M. Taliansky, “‘ Green ’

Nanotechnologies : Synthesis of Metal Nanoparticles Using Plants,” no. May, 2014.

[35] S. Sabir, M. Arshad, and S. K. Chaudhari, “Zinc Oxide Nanoparticles for

Revolutionizing Agriculture : Synthesis and Applications,” vol. 2014, 2014.

[36] U. Nacional, D. E. L. Sur, T. D. E. Doctorado, and E. N. Química, “Universidad nacional del sur tesis de doctorado en química “,” 2017.

[37] Y. Yin, Z. Li, Z. Zhong, and B. Gates, “Synthesis and characterization of stable aqueous dispersions of silver nanoparticles through the Tollens process {,”

pp. 522–527, 2002.

[38] “Estabilización electrostática,” 1857.

[39] F. D. E. C. Exactas, “‘ Nanopartículas de plata con potenciales aplicaciones en materiales implantables : síntesis , caracterización fisicoquímica y

actividad bactericida ,’” 2014.

[40] “El espectro electromagnético y los colores El espectro electromagnético y los colores.”

[41] R. Colombiana and D. C. Pecuarias, “Original Articles articles Revista

Colombiana de Ciencias Pecuarias,” vol. 31, no. 1, pp. 3–9, 2017.

[42] T. Peri, V. Plata, and E. Radio, “Plata - Ag Plata,” pp. 1–2, 2019.

[43] T. D. E. F. I. N. De, D. D. E. Qu, and M. Inorg, “NANOPARTÍCULAS DE PLATA : PREPARACIÓN ,” 2017.

[44] F. M. Gracia, “nanopartículas metálicas mediante técnicas espectroscópicas

y,” 2012.

[45] X. Chen and H. J. Schluesener, “Nanosilver : A nanoproduct in medical application Nanosilver : A nanoproduct in medical application,” no. February

2008, 2018.

[46] O. Choi, K. Kanjun, N. Kim, L. Ross, R. Y. Surampalli, and Z. Hu, “The inhibitory effects of silver nanoparticles , silver ions , and silver chloride colloids on microbial growth,” vol. 42, pp. 3066–3074, 2008.

[47] H. B. Gray, C. E. Housecroft, A. G. Sharpe, E. Pearson, G. E. Rodgers, and

80

M. G. Hill, “Enlace Químico Orbitales moleculares,” 2006.

[48] C. Gustavo, “Clave ilustrada para la identificación de larvas de mosquitos de interés sanitario encontradas en criaderos artificiales en la Argentina Contenido.”

[49] A. D. E. N. Dieta, La alimentación española. .

[50] P. Taylor and H. B. Sowbhagya, “Nutraceutical Functions of Celery ( Apium

graveolens L .): An Overview,” no. December 2013, pp. 37–41, 2014.

[51] T. Santhoshkumar and A. A. Rahuman, “larvicidal activity against malaria and Filariasis vectors Synthesis of silver nanoparticles using Nelumbo nucifera

leaf extract and its larvicidal activity against malaria and filariasis vectors,” no. April 2018, 2012.

[52] F. La et al., “Cromatografía Líquida (HPLC).”

[53] J. Sebastián and J. Pablo, “Análisis UV-Vis de nanopartículas metálicas

crecidas en ambiente líquido mediante PLD,” 2015.

[54] M. D. L. De Castro, “Soxhlet extraction : Past and present panacea,” J. Chromatogr. A, vol. 1217, no. 16, pp. 2383–2389, 2010.

[55] A. M. D. Luque, “Soxhlet extraction of solid materials : an outdated technique

with a promising innovative future,” vol. 369, 1998.

[56] S. B. Perales, E. Torres-lopez, and N. Elizondo, “Síntesis y caracterización de nanopartículas de oro , plata y fierro por el método de fisicoquímica verde . fisicoquímica verde,” no. March, 2013.

[57] M. Leyva et al., “aegypti ( L .) ( Diptera : Culicidae ),” vol. 20, no. 1, pp. 5–13, 2009.

81

ANEXOS O APÉNDICES

Anexo 1. Pesado de semillas.


Fuente: Diseñado en la investigación actual

Anexo 2. Triturado y dosificación de semillas trituradas

82

Anexo 3. Extracción del aceite de las semillas por Soxhlet.


Anexo 4. Separación del aceite y el solvente.


83

Anexo 5. Aceite extraído de la semilla de apio


Anexo 6. Pesado del nitrato de plata y mezclado con el aceite de semilla


84

Anexo 7. Espectrofotometría


Anexo 8. Tamizaje fitoquímico


85

Anexo 9. Ensayo de antioxidantes [DPPH]


Anexo 10. Exploración larvicida


86

Anexo 11. Observación de nanopartículas en microscopio óptico.


Anexo 12. Protocolo DSL


87

Anexo 13. Resultados de cromatografía

88

Fuente: Laboratorios UBA

89

Anexo 14. Nanopartículas a concentración 1M

Fuente: Instituto Nacional de Investigación en Salud Pública (INSPI).

Anexo 15. Nanopartículas a concentración 0.1M

Fuente: Instituto Nacional de Investigación en Salud Pública (INSPI)

90

Anexo 16. Relación de magnificación y tamaño real de partículas

Fuente: Instituto Nacional de Investigación en Salud Pública (INSPI)

producciÓn de nanopartÍculas de plata mediante …

Documents