Síntesis y caracterización de partículas de hidroxisales de Zn(II) y Cu(II): estudio de la actividad antimicrobiana contra Salmonella enterica in vitro y en cebolla blanca (Allium cepa L.)

Abstract

Salmonella enterica es ampliamente reconocida como uno de los principales patógenos responsables de enfermedades transmitidas por alimentos a nivel mundial. Se estima que cada año ocasiona alrededor de 1.35 millones de infecciones solo en los Estados Unidos de América, lo que señala su impacto significativo en la salud pública. Además, en la actualidad esta bacteria se ha identificado como la causa de brotes en vehículos alimentarios no comunes como son las cebollas (Allium cepa L.), por lo cual, surge la necesidad de la búsqueda de nuevas alternativas antimicrobianas para su control. En este contexto, se ha prestado especial atención a los iones metálicos de Cu(II) y Zn(II) que han demostrado un gran potencial como agentes antimicrobianos. Estos iones poseen propiedades antimicrobianas bien establecidas y han sido ampliamente utilizadas en diversas aplicaciones. No obstante, su eficacia puede ser mejorada mediante la asociación con compuestos bidimensionales conocidos como hidroxisales. Estas estructuras bidimensionales no solo proporcionan una plataforma para la estabilización de los iones metálicos, sino que también pueden potenciar su actividad antimicrobiana. Por lo tanto, el objetivo de esta investigación es sintetizar y caracterizar partículas de hidroxisales de Zn(II) y Cu(II) y estudiar la actividad antimicrobiana contra Salmonella enterica in vitro y en cebolla blanca (Allium cepa L.). En este trabajo se sintetizaron cuatro hidroxisales a partir de sales de Cu(CH3COO)2 y ZnCl2 dando como formulación Cu1Zn1(OH)3Ac1, Cu0.6Zn1.4(OH)3Ac1, Cu2.0Zn0(OH)3Ac1 y Cu1.4Zn0.6(OH)3Ac1, estos materiales fueron nombrados como: HS-Cu100%Zn0%, HS-Cu70%Zn30%, HS-Cu50%Zn50% y HS-Cu30%Zn30%. Se caracterizó su composición, tamaño, estabilidad, estructura y morfología por medio de difracción de rayos X (DRX), dispersión de luz dinámica (DLS), espectrofotometría de Infrarrojo con transformada de Fourier (FTIR) y microscopía electrónica de barrido SEM, respectivamente. Además, se realizaron pruebas antimicrobianas in vitro contra Salmonella enterica serotipos Enteritidis y Oranienburg, utilizando diferentes concentraciones por pruebas de difusión en placa, microdilución y cuenta viable, adicionalmente se realizaron pruebas antimicrobianas in vivo, utilizando como modelo alimentario cebolla blanca (Allium cepa L.). Los resultados para las pruebas de caracterización mediante difracción de rayos X confirmaron la estructura cristalina del compuesto, presentando tamaños de partícula de 3.2 a 4.9 nm por cristal. Por otro lado, se obtuvieron valores de potencial zeta (ζ) de -0.025 a -22.933 mV. Las señales de absorción de los espectros infrarrojos confirmaron la formación de las sales de hidróxido. Utilizando una concentración de 10 mg/mL, se presentaron halos de inhibición desde 10 mm (HS-Cu100%Zn0%) hasta 23 mm (HS-Cu 50% Zn50%) sin mostrar diferencias significativas entre las cepas. Por otro lado en prueba de microdilución se obtuvieron porcentajes de inhibición microbiana de 70% (HS-Cu100%Zn0%) hasta 85% (HS-Cu30%Zn70%). Además, se XIX utilizaron concentraciones de 15 y 25 mg/mL, en donde se mostraron porcentajes de inhibición de 88 y 94 % respectivamente. En cuanto a las reducciones logarítmicas de UFC/mL, éstas oscilaron entre 1.2 log UFC/mL (HS-Cu100%Zn0%) hasta 4.4 log UFC/mL (HS-Cu50%Zn50%) para S. Enteritidis y de 2.2 log UFC/mL (HS-Cu100%Zn0%) hasta 4.8 log UFC/mL (HS-Cu50%Zn50%) para S. Oranienburg, en cada uno de los ensayos in vitro no se mostraron diferencias significativas (p0.05) entre las cepas. En cuanto las pruebas de inhibición de Salmonella en cebolla blanca (Allium cepa L.) se evaluaron los dos tratamientos con mejor actividad antimicrobiana, HS-Cu50%Zn50% y HSCu30%Zn70%, los cuales en comparación con el control (cebolla blanca inoculada con ambas cepas) mostraron diferencias significativas (p0.05) dando como resultado reducciones logarítmicas de 3.9 y 4.1 UFC/cm2 , respectivamente, mostrando de esta manera la efectividad de las hidroxisales al ser evaluadas tanto in vitro como en un modelo alimentario como lo es la cebolla blanca (Allium cepa L.). Por lo tanto, se propone la posible aplicación de estos tratamientos para el control de patógenos transmitidos por alimentos a lo largo de la cadena de suministro de los mismos