La síntesis exitosa de NPs de ZnO se confirmó utilizando microscopía electrónica de transmisión (TEM), como se muestra en la Figura 1A. Se observó que las NPs de ZnO obtenidas tenían forma redonda, con un tamaño de partícula promedio de 35,35 nm y una desviación estándar de 6,81 nm. La precipitación de estas nanopartículas se observó a través de una reacción de doble desplazamiento mediante la adición de una solución de NaOH al acetato de zinc, donde los iones Zn2+ se sometieron a hidrólisis.
Utilizando dispersión dinámica de luz (DLS), se determinó que el tamaño promedio y el potencial zeta de las nanopartículas sintetizadas eran de 130,4 nm y 28,92 mV, respectivamente, como se muestra en la Figura 1B. La discrepancia en el tamaño de las NPs de ZnO medidas mediante DLS en comparación con la obtenida a partir de la imagen TEM se atribuyó a la agregación de nanopartículas desnudas. El potencial zeta positivo confirmó indirectamente la adquisición de NPs de ZnO, que pueden interactuar electrostáticamente con las superficies celulares bacterianas, causando potencialmente daños físicos. La magnitud del potencial zeta indica la estabilidad potencial de un sistema coloidal. Cuando todas las partículas en una suspensión tienen grandes potenciales zeta positivos o negativos, existe una tendencia a que se repelan entre sí, evitando la agregación. Las partículas con potenciales zeta superiores a +30 mV o inferiores a -30 mV se consideran generalmente estables. Las NPs de ZnO sintetizadas exhibieron un potencial zeta de +28.92 mV, lo que indica una relativa estabilidad en el agua20.
Los espectros de absorción de las NPs de ZnO se examinaron utilizando un lector de microplacas, revelando un pico de absorción específico para ZnO a 360 nm (Figura 1C). El precursor acetato de zinc no tiene un pico único, mientras que se sabe que las NP de ZnO tienen un pico único a 360-370 nm. La síntesis fue confirmada por la presencia del pico único de 360 nm en las NPs de ZnOsintetizadas 21. Estas características específicas de absorción de rayos UV confirmaron la síntesis directa de NPs de ZnO. Además, el análisis de difracción de rayos X (DRX) (Figura 1D) reveló picos cristalinos distintos que son característicos del ZnO. Cuando se comparó con la estructura representativa de wurtzita de las NPs de ZnO (JCPDS No. 36-1415), se observó que todos los planos (1, 0, 0), (0, 0, 2), (1, 0, 1), (1, 0, 2), (1, 1, 0), (1, 0, 3), (2, 0, 0), (1, 1, 2) y (2, 0, 1) estaban alineados22.
La eficacia antimicrobiana de las NPs de ZnO sintetizadas se evaluó mediante una prueba de dilución de microcaldo frente a muestras clínicas de P. aeruginosa y SARM obtenidas en el Hospital Universitario Chung-Ang de Seúl, Corea del Sur. Se capturaron imágenes de cultivos bacterianos para su análisis. Para evaluar visualmente la eficacia antimicrobiana de las nanopartículas utilizando el mismo factor de dilución, se utilizaron placas extendidas con solución bacteriana sin diluir (Figura 2A,B). Se emplearon placas extendidas con la solución original para determinar la concentración bactericida mínima potencial. Dado que se observaron colonias bacterianas incluso en la concentración más alta para ambas cepas, no se logró un efecto bactericida completo. Las concentraciones bacterianas en cada grupo se calcularon utilizando factores de dilución contables. Al comparar las tasas de supervivencia de cada grupo de tratamiento con el grupo de control negativo, los efectos antimicrobianos de las NP de ZnO fueron evidentes tanto en las cepas de P. aeruginosa como en las de SARM. Teniendo en cuenta el rango de citotoxicidad investigado de las NPs de ZnO, se probaron diferentes concentraciones de ZnO, comenzando desde la concentración más alta conocida para inducir toxicidad, que es de 1000 μg/mL, hasta el rango no tóxico de 62,5 μg/mL, a través de la dilución seriada23,24. En el caso de P. aeruginosa, la actividad antimicrobiana de las NPs de ZnO se incrementó de manera dependiente de la concentración (Figura 2A). Sin embargo, no se evidenció una disminución visible en el número de colonias bacterianas de P. aeruginosa desde el inicio del cultivo bacteriano sin diluir (100).
Por el contrario, las NP de ZnO mostraron una alta actividad antimicrobiana contra la bacteria grampositiva MRSA, con una disminución notable de las unidades formadoras de colonias bacterianas (UFC), como se confirma al comparar las imágenes de los cultivos bacterianos diluidos con la del cultivo bacteriano sin diluir inicial (100). Este resultado confirmó que las NPs de ZnO sintetizadas mostraron actividad antimicrobiana contra ambas cepas bacterianas, mostrando particularmente una mayor eficacia contra lacepa de SARM.

Figura 1: Caracterización de nanopartículas de óxido de zinc. (A) Imágenes de microscopía electrónica de transmisión de NPs de ZnO bajo diferentes aumentos. (B) Tamaño (izquierda) y distribución de potencial zeta (derecha) mediante análisis DLS. (C) Espectro de absorbancia de NPs de ZnO utilizando un lector de microplacas. (D) Análisis XRD de NPs de ZnO y sus picos cristalinos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Propiedades antibacterianas de las NPs de ZnO probadas en cepas bacterianas de 5 x 105 UFC/mL. (A) Prueba antibacteriana contra la cepa de P. aeruginosa . (B) Prueba antibacteriana contra la cepa MRSA . N = control negativo (DPBS), P = control positivo (A/A). Los asteriscos denotan la diferencia estadísticamente significativa en comparación con los controles, ****p ≤ 0,0001. Los datos se presentan como media ± DE de tres experimentos independientes realizados por triplicado. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.