Electroless nickel coatings for antibacterial applications

Autor/a

Serra Fernandez, Víctor

Abstract

El objetivo final de este trabajo de fin de máster ha sido la producción de un recubrimiento biocida eficaz de níquel no electrolítico mediante el refuerzo de los depósitos con la adición de micropartículas de poliestireno que contienen Triclosan como agente antibacteriano y antiviral. Para conseguir este objetivo final, se han realizado varios pasos y ensayos previos.
Este objetivo principal puede estructurarse en objetivos específicos que se resumen en los siguientes puntos:

➢ Encapsulación de un compuesto antibacteriano (Triclosan) dentro de micropartículas de poliestireno durante el proceso de polimerización en emulsión.
➢ Estudiar la estabilidad de las micropartículas de poliestireno y poliestireno-triclosano dentro de los baños de níquel no electrolíticos.
➢ Codiposición de micropartículas de poliestireno puro y poliestireno-triclosano dentro de los depósitos de níquel-fósforo no electrolíticos.
➢ Caracterizar completamente cada tipo de depósito de polímero y micropartícula.
➢ Desarrollar un test de prueba de concepto con bacterias para demostrar la eficacia de los recubrimientos antibacterianos.

Para alcanzar dichos objetivos, el primer paso ha sido familiarizarse con el proceso de deposición no electrolítica de níquel de los baños comerciales de níquel de la empresa ATOTECH®. Todo el proceso debe estudiarse y entenderse meticulosamente. Se debe realizar una caracterización exhaustiva de los depósitos de níquel-fósforo para poder producir posteriormente depósitos más complejos y para entender los posibles inconvenientes que puedan presentarse. La caracterización de los depósitos incluirá imágenes de microscopio electrónico de escaneo (SEM) de la morfología de la superficie y la sección transversal, un análisis elemental con espectroscopia de rayos X de dispersión de energía (EDX), determinación cristalográfica de difracción de rayos X y caracterización de la microdureza de los depósitos. Una vez que el poliestireno se haya polimerizado con éxito, el siguiente objetivo será producir micropartículas de poliestireno que contengan triclosano encapsulado en su estructura. El triclosano se disuelve en estireno antes de su incorporación al reactor de polimerización en emulsión. Dado que el triclosán es una molécula altamente hidrófoba con un coeficiente de partición (KOW) de 4,8, se espera que permanezca dentro de las gotas de monómeros durante la reacción de polimerización en lugar de mezclarse con agua. La presencia de Triclosan dentro de las micropartículas de poliestireno se determinará mediante las mismas técnicas que para caracterizar el poliestireno con análisis elemental adicional por EDX. Tras la familiarización con las tres materias primas distintas, se producirán depósitos compuestos de níquel electroless con micropartículas de poliestireno incrustadas. Dado que la suspensión y dispersión de las partículas de polímero dentro del baño de níquel es el principal reto, la estabilidad de los baños se estudiará mediante potenciometría Zeta. Se estudiarán diferentes concentraciones de un tensioactivo catiónico y de un tensioactivo aniónico dentro de los baños electroless de níquel en presencia de una concentración constante de poliestireno. La morfología superficial y la sección transversal de los depósitos obtenidos se analizarán mediante SEM y la presencia de poliestireno confirmada por espectroscopia Raman. Además, la estructura cristalográfica y su dureza se compararán con los depósitos electroless de níquel-fósforo puro.
Cuando se encuentren las condiciones para la máxima incorporación de partículas de polímero dentro de los depósitos de níquel, se producirán depósitos de níquel sin electros con partículas de poliestireno-triclosano incrustadas.
Las propiedades biocidas de los depósitos finales se estudiarán en un ensayo de inhibición del crecimiento bacteriano. Se inoculará un cultivo de bacterias en la superficie de los depósitos. Su crecimiento hasta la fase de meseta se comparará con muestras control de acero inoxidable 316 y un depósito de níquel-fósforo-poliestireno sin Triclosan.

Director/a

Colominas Guàrdia, Carles

Estudios

IQS SE - Máster en Ciencia e Ingeniería de Materiales

Fecha

2021-07-16