QUÍMICOS Y CARACTERÍSTICAS mineralógica …

QUÍMICOS Y CARACTERÍSTICAS mineralógica ...

Abstracto

La aparición a nivel mundial de las enfermedades infecciosas, junto con el aumento de la incidencia de bacterias resistentes a los antibióticos, a elevar la necesidad de detectar correctamente, prevenir, y efectivamente tratar estas infecciones. El uso excesivo y mal uso de los antibióticos comunes en las últimas décadas estimula la necesidad de identificar nuevos agentes inhibidores. Por lo tanto, los productos naturales como arcillas, que muestran propiedades antibacterianas, son de particular interés.

pruebas antimicrobianas de las dos arcillas en un amplio espectro de patógenos bacterianos mostró que una arcilla promueve el crecimiento de bacterias (posiblemente provocando una respuesta del sistema inmune natural), mientras que otro mata las bacterias o significativamente inhibe el crecimiento bacteriano. En este trabajo se compara la composición química y la mineralogía de las dos arcillas verdes francesas utilizados en el tratamiento de la úlcera de Buruli.

Palabras clave: ilita, esmectita, arcilla verde, antibacteriano, cicatrizante, química mineral

INTRODUCCIÓN

PRUEBAS DE ARCILLAS ANTIBACTERIANOS

Línea Brunet de Courssou, una trabajadora humanitaria francesa en Costa de Marfil de África, observó el sufrimiento de muchas comunidades tribales en su mayoría mujeres y niños afectados de una úlcera de Buruli. Crecer en Francia, que había usado una arcilla local verde en las heridas y curación rápida con experiencia de la aplicación de una arcilla pega a las picaduras de insectos, picaduras y cortes. Ella arcilla francesa importada a Costa de Marfil en un intento para tratar las infecciones de la piel de las comunidades tribales, y ella cuidadosamente documentada (fotográfica) los efectos curativos de la arcilla en los pacientes que sufren de úlcera de Buruli (Williams et al.. 2004). La arcilla verde seca fue hidratado y se aplica como una pasta directamente a la piel sana ulcerada y ampliada de los pacientes infectados. A lo largo del curso del tratamiento, los paquetes de arcilla se retiraron y renovados al menos una vez al día, con una solución salina utilizado para limpiar las heridas. Una de las muestras de arcilla no fue tan eficaz en matar M. ulcerans como el siguiente (de un proveedor diferente), pero era más adecuado para la promoción de la granulación de la piel después de las micobacterias fueron asesinados (Brunet de Courssou, 2002).

Los proveedores de arcilla no han revelado la fuente geológica de las arcillas verdes francesas, y de hecho pueden ser una mezcla de arcillas de varias fuentes (T. Ferrand, pers. Comm. 2006). El principal uso de estas arcillas en Francia es para peloterapia, en el que se desea un gran contenido de esmectita (preferiblemente Na-esmectita) para su uso en baños de minerales o spas. El Na aumenta la capacidad calorífica de montmorillonita (Ferrand y Yvon, 1991) lo que permite una temperatura de 50ºC para ser sostenido para el tratamiento del reumatismo. Las arcillas son deseables por lo tanto, a partir de bentonitas donde la actividad hidrotermal podría imponer una química particular sobre arcillas esmectíticas medida que se forman a partir de vidrio volcánico alterado.

MÉTODOS

las pruebas de sensibilidad microbiana

difracción de rayos X

la química elemental

Las mediciones de pH se hicieron en suspensiones de 2.0 m fracciones de cada arcilla en una proporción de 0,5 g de arcilla a 10 ml de agua. Las muestras fueron a ultrasonidos y luego se agitaron durante 24 h para hidratar y equilibrar con el fluido. Análisis del efecto sobre el pH de reducir el contenido de agua a la utilizada en la cataplasma de arcilla no mostraron más de una unidad de cambio de registro décimo. El pH se midió también en los lixiviados acuosos de las arcillas.

iones intercambiables se retiraron de las muestras de arcilla primero usando K-saturación con 1 N KCl (Jackson, 1974). Para el análisis ICP-MS de los iones intercambiables retirados de la arcilla natural, ultrapura se utilizó 1 de nitrato de amonio N para evitar interferencias Cl en el ICP-MS, permitiendo así la medición de las abundancias naturales K.

microsonda electrónica

Principales abundancias de elementos de los 2,0 m fracciones de la arcilla se analizaron utilizando una microsonda de electrones. suspensiones de arcilla se secaron sobre cinta de carbono y luego recubiertos con una película delgada C para compensación de carga. El haz se desenfocado (

10 m) y minerales normas incluyen enstatite (EN20), rutilo (RUT54), ortoclasa (ORI), wollastonita (WO81), y Albita (AB127). se hicieron correcciones para el número atómico, la absorbancia, fluorescencia y para compensar los efectos de matriz minerales y composiciones se indican en peso de óxido.%. Los totales fueron 85%, con diferencias de 100% que representa la pérdida en la ignición (agua más elementos volátiles) (Reed, 1993).

La deshidratación, deshidroxilación, y la oxidación

Microscopio de escaneo de electrones

10 nm de Au para aliviar la carga.

La energía superficial

1 + cos 2 L = S LW L LW + S + L + S + L

en el que el S se refiere a la sólida y L para el líquido. Los componentes LW son la interacción Lifshitz-van der Waals, la + es el ácido de Lewis y el es la funcionalidad de base de Lewis. Las incógnitas (los componentes sólidos) se determinan a partir de mediciones del ángulo de contacto usando al menos tres líquidos de los cuales dos son polares. Para las diapositivas de arcilla orientada, el ángulo de contacto se mide inmediatamente después de la caída de líquido se coloca en la muestra con el fin de reducir cualquier infiltración del líquido en la muestra. Normalmente, esmectita o arcillas esmectíticas apoyan una caída durante un tiempo suficiente para permitir que esta medición (Norris, 1993).

RESULTADOS

Microbiología

Los resultados de las pruebas microbiológicas con CsAg02 y CsAr02 arcillas francesas contra E. coli (ATCC 25922) muestra que la incubación de la arcilla CsAg02 mayor en suspensión con las bacterias durante 24 h mata por completo E. coli. mientras que la arcilla CsAr02 mejora el crecimiento de bacterias en relación con las muestras de control, que no contenían arcilla (Figura 2). Además, los minerales de arcilla en medio de crecimiento con ninguna bacteria no mostraron crecimiento bacteriano (datos no mostrados), verificando así la esterilización a lo largo de los experimentos. La fracción de arcilla de la arcilla CsAg02 (la arcilla antibacteriano) muestra el mismo efecto antibacteriano como la muestra global (Figura 2).

Efectos de arcilla mayor CsAr02 en comparación con la arcilla CsAg02 francés sobre el crecimiento de E. coli después de la separación por tamaños, intercambio y calefacción (ver texto). Todas E. coli experimentos de susceptibilidad con muestras de arcilla se incubaron durante 24 h a 37ºC. El primero .

Mineralogía

los patrones de difracción de polvo aleatorio (radiación CuK) de las diferentes fracciones de tamaño de la arcilla CsAg02 antibacteriano, que muestran más minerales detríticos en las fracciones más gruesas, p.ej. cuarzo (QTZ), feldespato (FSP), calcita (cc), caolinita (kaol).

La Figura 4 compara los patrones de XRD de los montajes de arcilla con aire secado y tratado con etilenglicol, orientada de CsAr02 y CsAg02. El aumento de intensidad máxima y la intensidad de la esmectita 001 entre 5 y 102 indica un predominio de capas mixtas de ilita-esmectita (I-S) en el CsAg02 antibacteriano. El i-S se ordena al azar (esmectita 001 cerca de 52) que indica un ambiente relativamente baja temperatura de la formación (100C; pollastro, 1993) o un tiempo limitado a temperatura elevada. El illita y micas altamente ordenada en ambas muestras de arcilla (Tabla 1) se forman en mayor temperatura y son probablemente detrítico.

montaje de arcilla orientada patrones de XRD (radiación CuK) de 2.0 m fracciones de arcilla de la (a) CsAr02 y (b) arcillas CsAg02. La comparación de la secó al aire para preparaciones de vapor tratados con etileno glicol indica la abundancia de expandible .

Dadas las diferencias mineralógicas entre las tres fracciones de tamaño de la CsAg02 (Figura 3), y la probabilidad de que el área de superficie relativa influye en el intercambio químico, cada fracción de tamaño fue probado contra E. coli. Los resultados de estos experimentos (Figura 2) indicaron que el agente bactericida está asociada con la fracción más fina (0,2 m). Las fracciones de tamaño CsAg02 más grandes no tuvieron ningún efecto antibacteriano significativo en E. coli. Pesar la cantidad de diferentes fracciones de tamaño separados de un 10 g alícuota de arcilla mayor (secado), una estimación aproximada indica 60% de la muestra de arcilla es 0,2 m. separaciones por tamaño de la arcilla CsAr02 no fueron probados, ya que no mostró ningún efecto antibacteriano a granel o en la fracción de 2,0 m.

Standard K-saturación de la arcilla CsAg02 mayor (Jackson, 1979) retira los cationes intercambiables de la arcilla expandible, y otros iones intercambiables de la muestra. La incubación de E. coli con el K + -exchanged CsAg02 como resultado la pérdida completa de la actividad bactericida (Figura 2). saturación de potasio de la arcilla CsAr02 no se hizo porque no es antibacteriano.

El calentamiento de la arcilla CsAg02 a 200C y 550C no cambió el efecto antibacteriano de E. coli (Figura 2), aunque después de calentar la arcilla a 900C ya no era bactericida. Los patrones XRD de las arcillas calentadas (Figura 5) muestran una disminución en la intensidad de los picos de mineral de arcilla, ya que son progresivamente deshidratada y deshidroxilada. Los tratamientos de calor no se realizaron en CsAr02 porque no es antibacteriano.

patrones de polvo al azar difracción de rayos X (radiación CuK) de arcilla CsAg02 climatizada que muestra la pérdida de esmectita como la estructura de la arcilla se rompe.

Los análisis químicos

La composición de óxido importante (Tabla 2) de las dos arcillas franceses (2,0 m) de la fracción demuestra que son muy similares en contenido de Fe (

Los resultados de la ICP-MS análisis de las dos digestiones de muestras de arcilla francesa, su NH4 -soluciones de intercambio, y lixiviados acuosos que contienen los elementos solubles se presentan en la Tabla 3. Una comparación de las variaciones químicas entre las diferentes fracciones de tamaño de la CsAg02 antibacteriano se muestra en la Tabla 4.

La comparación de la ICP-MS resultados para los dos arcillas francesas. Los análisis fueron hechos de arcilla disuelto, solución de intercambio, y los elementos solubles (lixiviado acuoso). líneas sombreadas denotan elementos discutidos en el texto.

La especiación

250 mV más bajos que CsAr02.

imágenes SEM

Las fotomicrografías de los minerales de arcilla (Figura 6) muestran diferentes formas de cristal y tamaños en función de ampliación. placas hexagonales de illita

200 nm de diámetro se muestran en una muestra con una capa de 20 nm de Au (Figura 6a). Con muestras no recubiertas montados en grafito, las imágenes de cristales mucho más pequeños (en 150.000) que son rectangulares (

20 NM100 nm) o en forma de listón (Figura 6b) aparecieron.

imágenes de E. coli antes de la interacción con la arcilla CsAg02 muestran bacterias tomadas de medios de cultivo (Figura 6c), con las estructuras de la pared celular bien conservados que muestra pili (estructuras filamentosas). Después de la interacción con la arcilla CsAg02, las paredes de las células no muestran pili y parecen formar cavidades profundamente arrugadas (Figura 6d). Debido a que el método de preparación de la muestra fue idéntica para las imágenes tomadas antes y después de la interacción de la arcilla, el cambio de textura se infiere que es el resultado de la interacción con la arcilla. Preparación de las muestras se realizaron por triplicado con el fin de probar la deshidratación durante el CPD. Cada vez, la bacteria parecía diferente antes y después de la incubación de arcilla (como se muestra). Imágenes de la interfaz de arcilla-bacterias a partir de muestras no recubiertas (Figura 6e, f) no muestran signos de penetración de arcilla mineral de la arcilla bacterias o orientación alrededor de la pared celular.

Las propiedades superficiales

mediciones del ángulo de contacto para el agua, glicerol, y diyodometano en 0,2 m películas de arcilla orientada. Los valores de tensión superficial para estos líquidos se enumeran en van Oss (1994). Los ángulos de contacto tienen una desviación estándar de aproximadamente .

DISCUSIÓN

Las consideraciones físicas

imágenes de SEM

Imágenes que muestran la presencia de cristales de arcilla en forma de listones, además de cristales hexagonales en la muestra CsAg02 (Figura 6b), indican crecimiento de los cristales en diferentes condiciones de temperatura (Lanson y Champion, 1991). Las diferencias morfológicas y químicas pueden ser el resultado de cambios de las condiciones geológicas más de tiempo que podría impartir una química antibacteriana u otra propiedad a una generación de cristales, pero no el otro. Tales diferencias químicas (véase más adelante) entre fracciones de tamaño podrían explicar por qué los minerales de arcilla en las fracciones más gruesas no eran antibacteriano.

consideraciones químicas

alteración térmica

fracción de tamaño

Hierro posiblemente está implicada en las reacciones que producen agentes antibacterianos. Por ejemplo, los radicales hidroxilo formados durante la oxidación de Fe puede ser destructivo para las células o productos de forma tales como H2 O2 que son destructivos (Fenton 1894; Schoonen et al.. 2006; Cohn et al.. 2006). El potencial de reacciones entre los metales y las bacterias que producen los radicales superóxido (p.ej. O 2), también debe ser considerado (Johnston et al.. 1975). Mientras que el contenido de Fe de las dos arcillas francesas es similares (tablas 2., 3), 3), la especiación molecular y solubilidad pueden ser muy diferentes (Stucki et al.. 1996).

Intercambiable y elementos solubles

química de las disoluciones

de intercambio catiónico elimina la actividad antibacteriana de CsAg02; por lo tanto, se evaluó la abundancia de elementos en la solución de intercambio. La solución de intercambio de la arcilla antibacteriano CsAg02 contiene elementos en aproximadamente la misma abundancia como la arcilla CsAr02 que no mata las bacterias (Tabla 3). Por lo tanto, una comparación más útil se encuentra entre las concentraciones de elementos en el lixiviado acuoso, que contiene los elementos solubles transferibles a la bacteria.

La solubilidad de Mo (156 ppb) y U (980 ppb) en la arcilla CsAg02 es mucho mayor (mayor concentración) que el lixiviado CsAr02 (en relación con el total en la arcilla disuelto). El molibdeno (VI) en molibdato es biológicamente el oxianión de metal pesado más importante en las células bacterianas (ERI, 1999) y no se considera tóxico en comparación con iones Ag o U. plata son bien conocidos los agentes antibacterianos contra una amplia gama de organismos patógenos, pero no todas las formas de Ag son antibacterianos (arce et al.. 1992; Feng et al.. 1998). El ion Ag + se une a las proteínas en la célula bacteriana, incluyendo ADN y ARN, inhibiendo así la replicación (Hall et al.. 1987). La concentración inhibitoria mínima de Ag + a E. coli es de 1,210 3 mM (Uchida et al.. 2004), que está muy por encima de la concentración presente en las soluciones CsAg02. Del mismo modo, la MIC para U es

5000 veces mayores que las concentraciones encontradas en el lixiviado CsAg02. De hecho todas las concentraciones de metales pesados ​​en los lixiviados que son CsAg02 1 nM están por debajo de los valores de CIM para reportadas E. coli (Weast, 1984; Nies, 1999; Dopson et al.. 2003). No obstante, los países de ingresos medios citados para E. coli se refieren a concentraciones de elementos a pH 7 (media del cuerpo humano) sin discusión específica del estado de oxidación.

especiación molecular acuosa

CONCLUSIÓN

Expresiones de gratitud

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