Estudio de la micobiota presente en materiales estructurales: relación con su deterioro y control mediante recubrimientos de base sol-gel con nanopartículas obtenidas por síntesis verde

Abstract

El biodeterioro se puede definir como cualquier cambio indeseable en un material provocado por la actividad vital de los organismos. Las bacterias, arqueas, algas, hongos, líquenes, cianolíquenes así como las plantas y animales, causan constantemente problemas en la conservación de los materiales debido a su potencial deteriorante. Sin embargo, los hongos filamentosos son los microrganismos con mayores potencialidades deteriorantes debido a su nutrición heterótrofa absortiva, crecimiento mediante hifas y la secreción de ácidos y pigmentos. El deterioro fúngico provoca pérdidas económicas debido al presupuesto invertido en restauración y porque los materiales contaminados son potencialmente perjudiciales para la salud humana al albergar posibles patógenos. Por lo tanto, el estudio de la micobiota para prevenir el deterioro resulta de gran interés porque se puede conocer las especies cultivables que intervienen, aspectos de su ecología y posibles tratamientos. Por otro lado, la tecnología sol-gel ofrece una alternativa en cuanto al control del crecimiento fúngico en materiales estructurales mediante recubrimientos aditivados con biocidas ecológicos. En este sentido, el método sol-gel presenta varias ventajas, entre las que destacan obtención simple, alta uniformidad en las películas delgadas y la posibilidad de aplicarlos sobre diferentes tipos de sustratos. Por su parte, la nanotecnología verde proporciona herramientas para obtener biocidas nanoestructurados utilizando sistemas biológicos y previniendo cualquier toxicidad asociada. En este sentido, la síntesis fitogénica juega un papel importante debido a que las plantas son fuentes de compuestos químicos reductores y estabilizantes. Por lo tanto, el objetivo general de esta tesis doctoral fue la obtención, a partir del estudio de la micobiota presente en materiales estructurales, de hongos altamente deteriorantes para ser utilizados como bioindicadores en el estudio de la prevención del biodeterioro mediante el uso de recubrimientos de base sol-gel aditivados con nanopartículas obtenidas por síntesis verde. El muestreo microbiológico se realizó por técnica de hisopado en la fachada de la Catedral de La Plata (CP) y en la Estación Experimental del Centro de Investigación y Desarrollo en Tecnología de Pinturas (CIDEPINT). Los aislados fueron identificaron hasta el taxón más bajo posible y se calculó la densidad (DR) y la frecuencia (FR) relativa de aparición de los mismos. Los atributos biodeteriorantes fueron evaluados mediante los ensayos de: disolución de carbonato de calcio, secreción de ácidos y pigmentos, y exposición a cámara de humedad. Por otra parte, las nanopartículas (NPs) fueron obtenidas a partir de soluciones acuosas de AgNO3 y Cu (NO3)2 .3H2O a las que se añadió la solución de tanino Caesalpinia spinosa y Schinopsis balansae. Las NPs fueron caracterizadas por espectroscopía UV-vis, TEM, SEM, espectroscopia EDS, mapeo de rayos X y espectroscopía FTIR. La actividad antifúngica de las NPs se determinó mediante el método de difusión en agar (Kirby-Bauer) y el ensayo de macrodilución en placa. En el caso de la formulación del recubrimiento sol-gel se emplearon dos precursores: 3-aminopropiltrietoxisilano (AMEO) y 3-mercaptopropiltrimetoxisilano (MTMO) y fueron caracterizados mediante la medición del ángulo de contacto, determinación de absorción de agua y técnicas de microscopia electrónica. La actividad antifúngica de los recubrimientos funcionalizados con NPs se evaluó siguiendo los lineamientos de la norma ASTM 5590. La técnica de hisopado permitió caracterizar la micobiota presente en los sitios de muestreo. En la CP, Cladosporium sp., Penicillium sp., Aspergillus sp. presentaron mayor FR, sin embargo, en CIDEPINT fue Chrysonilia sp. Los atributos biodeteriantes mostraron que Aspergillus niger MN371276, Lasiodiplodia theobromae MN371283, Cladosporium sphaerospermum MN371394, Penicillium commune MN371392 y Arthothelium spectabile MT071822 fueron las cepas con mayor potencialidad deteriorante. El análisis molecular de estas cepas permitió reafirmar la identificación taxonómica y establecer relaciones evolutivas. Con el método de síntesis propuesto fue posible la obtención de nanopartículas de plata (AgNPs) quasiesféricas con actividad antifúngica frente a las cepas de estudio. Con el uso de la tecnología sol-gel fue posible la obtención de recubrimientos hidrofóbicos a partir de AMEO y MTMO con AgNPs funcionalizadas. Recubrimiento con AMEO y AgNPs presentaron mejor performance antifúngica en la protección de material cerámico y de pintura acrílica para mampostería con respecto al que contenía MTMO y AgNPs. Por lo tanto, los recubrimientos sol-gel funcionalizados con Nps antifúngicas verificaron su eficiencia en el control del deterioro fúngico aplicable en la protección de materiales estructurales.