Obtención de fibras poliméricas antimicrobianas con una estructura núcleo/pared mediante la técnica de electrohilado.
Resumen: Actualmente, el electrohilado es una novedosa herramienta que permite obtener nuevos materiales para el envasado activo de alimentos. Esta técnica es capaz de producir fibras con una alta relación de aspecto a partir de soluciones poliméricas. Además, a través del electrohilado es posible incorporar compuestos antimicrobianos en las fibras con la finalidad de proteger alimentos sensibles al deterioro microbiano. En este sentido, un compuesto con una alta actividad antimicrobiana es el etil lauroil arginato (LAE), el cual es un surfactante catiónico “generalmente reconocido como seguro” (GRAS) por la Administración de Medicamentos y Alimentos. Sin embargo, las fibras presentan una rápida liberación de los compuestos incorporados, y para contrarrestar esa problemática es posible utilizar una innovación de la técnica denominada electrohilado coaxial. Esta técnica permite obtener fibras compuestas por una pared y un núcleo con la finalidad de ralentizar la liberación de los compuestos, convirtiéndose en una estrategia para producir materiales de envase antimicrobianos mediante la incorporación de LAE en las fibras coaxiales.
Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue el desarrollo de dos tipos de fibras antimicrobianas con una estructura núcleo/pared a través del electrohilado coaxial. En ambos casos, la pared de las fibras se obtuvo a partir de una disolución de ácido poliláctico (PLA), mientras que los núcleos se obtuvieron mediante el uso de: i) una disolución acuosa de poli(vinil alcohol) (PVOH) con LAE y ii) una disolución orgánica de PLA con LAE. Las concentraciones del compuesto antimicrobiano y de los polímeros, así como los parámetros del electrohilado coaxial se fijaron con la finalidad de obtener las fibras coaxiales PVOH-LAE/PLA y PLA-LAE/PLA. Previamente, se determinó la concentración mínima inhibitoria (CMI) del LAE contra una bacteria Gram negativa Escherichia coli y una bacteria Gram positiva Staphylococcus aureus. La morfología interna de las fibras coaxiales se observó mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM), mientras que sus propiedades térmicas se evaluaron mediante análisis termogravimétrico (TGA) y calorimetría diferencial de barrido (DSC). Además, se llevaron a cabo ensayos de migración del LAE desde las fibras hacia un simulante acuoso (EtOH 10%) y graso (EtOH 95%) de alimentos con la finalidad de evaluar su comportamiento de liberación. Los resultados demostraron que el diámetro externo de las fibras PVOH-LAE/PLA fue de 0,5 µm, mientras que el de las fibras PLA-LAE/PLA fue de 0,2 µm, aproximadamente. La incorporación del LAE disminuyó la estabilidad térmica de las estructuras internas (PVOH y PLA) de ambas fibras coaxiales, y del PLA en las fibras PLA-LAE/PLA. Además, los análisis DSC evidenciaron una disminución de la temperatura de transición vítrea del PLA en las fibras PVOH-LAE/PLA y un incremento de la cristalinidad del PLA en las fibras PLA-LAE/PLA. La liberación del LAE en EtOH 95% desde las fibras coaxiales mostró un comportamiento cinético diferente, pero sus concentraciones máximas liberadas fueron similares. Además, las concentraciones máximas de LAE liberadas en ambos simulantes solamente alcanzaron la MIC obtenida para S. aureus (10 ppm).