Eco-FriendlyMaterials Composed of Cellulose Fibers from Agave Bagasse with Silver Nanoparticles and Shrimp Chitosan

Abstract

Abstract. In this research, the antibacterial properties of a composite material prepared from agave bagasse cellulose fibers doped with silver nanoparticles and chitosan were studied. The development of composite materials with antibacterial properties and environmentally friendly based on cellulose fibers from agave bagasse with silver nanoparticles prepared by green synthesis and chitosan from shrimp waste enhances the value of these agro-industrial wastes and offers the opportunity for them to have biomedical applications since these raw materials have been poorly reported for this application. The antibacterial properties of chitosan and silver nanoparticles are already known. However, the combination of silver nanoparticles with cellulose fibers and chitosan has been studied poorly. Green synthesis of silver nanoparticles was carried out, and spherical shape nanoparticles with a size between 20 and 50 nm were obtained by ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy and transmission electron microscopy (TEM) analysis. Additionally, in this research, the cellulose obtained from agave bagasse, the chitosan extracted from shrimp shells, and the composite material were characterized by infrared spectroscopy, mechanical analysis, and antibacterial tests. A decrease in the growth of Escherichia coli bacteria with 100% growth inhibition on cellulose, chitosan, and silver nanoparticles composite material and an increase in mechanical properties from 13.67 MPa of cellulose pure to 110 MPa of composite material was observed. These findings support the idea that the composite material has potential use in wound care dressings for antibacterial care.

Resumen. En esta investigación se estudiaron las propiedades antibacterianas de un material compuesto preparado a partir de fibras de celulosa de bagazo de agave dopadas con nanopartículas de plata y quitosano. El desarrollo de materiales compuestos con propiedades antibacterianas y respetuosos con el medio ambiente a partir de fibras de celulosa procedentes del bagazo de agave con nanopartículas de plata preparadas mediante síntesis verde y quitosano procedente de residuos de camarones aumenta el valor de estos residuos agroindustriales y ofrece la oportunidad de que tengan aplicaciones biomédicas, ya que estas materias primas han sido poco estudiadas para esta aplicación. Las propiedades antibacterianas del quitosano y las nanopartículas de plata ya son conocidas. Sin embargo, la combinación de nanopartículas de plata con fibras de celulosa y quitosano ha sido poco estudiada. Se llevó a cabo la síntesis ecológica de nanopartículas de plata y se obtuvieron nanopartículas de forma esférica con un tamaño comprendido entre 20 y 50 nm mediante espectroscopia ultravioleta-visible (UV-Vis) y análisis con microscopía electrónica de transmisión (TEM). Además, en esta investigación, la celulosa obtenida del bagazo de agave, el quitosano extraído de las cáscaras de camarón y el material compuesto se caracterizaron mediante espectroscopia infrarroja, análisis mecánico y pruebas antibacterianas. Se observó una disminución en el crecimiento de la bacteria Escherichia coli con una inhibición del crecimiento del 100 % en el material compuesto de celulosa, quitosano y nanopartículas de plata, y un aumento en las propiedades mecánicas de 13,67 MPa de la celulosa pura a 110 MPa del material compuesto. Estos hallazgos respaldan la idea de que el material compuesto tiene un uso potencial en apósitos para el cuidado de heridas con fines antibacterianos.