Síntesis y evaluación de la actividad antibacteriana y antifúngica de nanopartículas de Ni0.5Co0.5Fe2O4 dopadas con iones de Pr3+ con potencial aplicación biomédica
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Date
2026-06-05
Authors
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Universidad Santiago de Cali
Abstract
In the present investigation,𝑁𝑖0.5𝐶𝑜0.5𝐹𝑒2𝑂4 nanoparticles doped with 𝑃𝑟3+ ions, were synthesized by the method of chemical coprecipitation assisted by acoustic cavitation in an ultrasonic bath for 60 minutes. The nanoparticles were characterized using various analytical techniques, including XRD, SEM, EDS, FTIR, and Raman spectroscopy, to evaluate their structural and morphological properties. The nanoparticles were found to have crystallite sizes of 25.34 and 20.31 µm, respectively, and to form an inverse cubic spinel structure. SEM revealed agglomerated nanometer-sized particles, while EDS confirmed the elemental composition and the successful incorporation/doping of 𝑷𝒓𝟑+ ions into the synthesized structure. FTIR spectra confirmed the presence of metaloxygen (M-O) vibrational bands characteristic of tetrahedral and octahedral sites in the lattice. Raman spectroscopy demonstrated the five active modes characteristic of spinel ferrites, confirming their presence. The minimum inhibitory concentration (MIC) of the synthesized nanoparticles was evaluated against Gram-positive and Gramnegative bacteria and fungi using the 96-well plate microdilution method. No antimicrobial activity was detected at the tested concentrations, which is associated with the possible aggregation of the nanoparticles and the high chemical stability of the synthesized material. In contrast, the antimicrobial activity tested using the contact technique on non-porous surfaces showed significant results, inhibiting the growth of all the microorganisms evaluated. This suggests a mechanism of action dependent on the direct interaction between the nanoparticle and microbial cells, as well as mechanisms associated with physicochemical processes and characteristics such as the generation of reactive oxygen species and alteration of the cell membrane.
Description
En la presente investigación, se sintetizaron nanopartículas de 𝑵𝒊𝟎.𝟓𝑪𝒐𝟎.𝟓𝑭𝒆𝟐𝑶𝟒 dopadas con iones de Pr3+ , mediante el método de coprecipitación química asistida por cavitación acústica en baño ultrasónico durante 60 minutos. Las nanopartículas fueron caracterizadas mediante diferentes técnicas analíticas como XRD, SEM, EDS, FTIR y RAMAN con el propósito de evaluar sus propiedades estructurales y morfológicas, se determinó que las nanopartículas presentan un tamaño de cristalito de 25.34 y 20.31 respectivamente y la formación de una estructura espinela cubica inversa. El SEM evidencio partículas aglomeradas de tamaño nanométrico, mientras que el EDS confirmo la composición elemental y la incorporación/dopaje exitoso de los iones de 𝑷𝒓𝟑+ en la estructura sintetizada. Los espectros FTIR comprobaron la presencia de bandas vibracionales metal-oxigeno (MO) propias de los sitios tetraédricos y octaédricos en la red, el análisis RAMAN demostró los 5 modos activos característicos de las ferritas de espinela, confirmando la presencia de esta misma. A su vez, se evaluó la concentración mínima inhibitoria (CMI) de las nanopartículas sintetizadas frente a microorganismos bacterianos Gram positivos, Gram negativos y hongos mediante el método de microdilución en placa de 96 pozo, donde no se determino actividad antimicrobiana en las concentraciones ensayadas, lo que se asocia con la posible agregación de las nanopartículas y la alta estabilidad química del material sintetizado. En contraste, la actividad antimicrobiana ensayada por medio la técnica de contacto en superficies no porosas mostro resultados significativos, inhibiendo el crecimiento de todos los microorganismos evaluados, lo que sugiere un mecanismo de acción dependiente de la interacción directa entre la nanopartícula y las células microbianas y mecanismos asociados a procesos y características fisicoquímicas como la generación de especies reactivas de oxígeno y la alteración de la membrana celular.
Keywords
Nanoparticulas, Ferrita de espinela, Actividad antibacteriana, Actividad Antifúngica, Síntesis química, Caracterización estructural, Aplicaciones biomédicas, Biomedicina, Nanopartículas de níquel y cobalto, Dopaje con tierras raras, Método de coprecipitación química
Citation
Méndez Ducuara, M. S. (2026). Síntesis y evaluación de la actividad antibacteriana y antifúngica de nanopartículas de Ni0.5Co0.5Fe2O4 dopadas con iones de Pr3+ con potencial aplicación biomédica. [Tesis de pregrado, Universidad Santiago de Cali]. Repositorio Institucional USC.