Broad-Spectrum Antimicrobial ZnMintPc Encapsulated in Magnetic-Nanocomposites with Graphene Oxide/MWCNTs Based on Bimodal Action of Photodynamic and Photothermal Effects
Coralia Fabiola Cuadrado,
Antonio Díaz-Barrios,
Kleber Orlando Campaña,
Eric Cardona Romani,
Francisco Quiroz,
Stefania Nardecchia,
Alexis Debut,
Karla Vizuete,
Dario Niebieskikwiat,
Camilo Ernesto Ávila,
Mateo Alejandro Salazar,
Cristina Garzón-Romero,
Ailín Blasco-Zúñiga,
Miryan Rosita Rivera,
María Paulina Romero
Affiliations
Coralia Fabiola Cuadrado
Laboratorio de Nuevos Materiales, Departamento de Materiales, Facultad de Ingeniería Mecánica, Escuela Politécnica Nacional, Quito 170525, Ecuador
Antonio Díaz-Barrios
School of Chemical Sciences and Engineering, Yachay Tech University, Urcuquí 100119, Ecuador
Kleber Orlando Campaña
Laboratorio de Nuevos Materiales, Departamento de Materiales, Facultad de Ingeniería Mecánica, Escuela Politécnica Nacional, Quito 170525, Ecuador
Eric Cardona Romani
Instituto SENAI de Inovação, Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial (Firjan SENAI), Rio de Janeiro 999074, Brazil
Francisco Quiroz
Departamento de Ciencia de Alimentos y Biotecnología DECAB, Escuela Politécnica Nacional, Quito 170525, Ecuador
Stefania Nardecchia
Magnetic Soft Matter Group, Department of Applied Physics, Faculty of Sciences, University of Granada, 18071 Granada, Spain
Alexis Debut
Centro de Nanociencia y Nanotecnología, Universidad de Las Fuerzas Armadas ESPE, Sangolquí 171103, Ecuador
Karla Vizuete
Centro de Nanociencia y Nanotecnología, Universidad de Las Fuerzas Armadas ESPE, Sangolquí 171103, Ecuador
Dario Niebieskikwiat
Departamento de Física, Colegio de Ciencias e Ingenierías, Universidad San Francisco de Quito, Quito 170901, Ecuador
Camilo Ernesto Ávila
Laboratorio de Investigación en Citogenética y Biomoléculas de Anfibios (LICBA), Centro de Investigación para la Salud en América Latina—CISeAL, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Quito 170143, Ecuador
Mateo Alejandro Salazar
Laboratorio de Investigación en Citogenética y Biomoléculas de Anfibios (LICBA), Centro de Investigación para la Salud en América Latina—CISeAL, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Quito 170143, Ecuador
Cristina Garzón-Romero
Laboratorio de Investigación en Citogenética y Biomoléculas de Anfibios (LICBA), Centro de Investigación para la Salud en América Latina—CISeAL, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Quito 170143, Ecuador
Ailín Blasco-Zúñiga
Laboratorio de Investigación en Citogenética y Biomoléculas de Anfibios (LICBA), Centro de Investigación para la Salud en América Latina—CISeAL, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Quito 170143, Ecuador
Miryan Rosita Rivera
Laboratorio de Investigación en Citogenética y Biomoléculas de Anfibios (LICBA), Centro de Investigación para la Salud en América Latina—CISeAL, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Quito 170143, Ecuador
María Paulina Romero
Laboratorio de Nuevos Materiales, Departamento de Materiales, Facultad de Ingeniería Mecánica, Escuela Politécnica Nacional, Quito 170525, Ecuador
Microbial diseases have been declared one of the main threats to humanity, which is why, in recent years, great interest has been generated in the development of nanocomposites with antimicrobial capacity. The present work studied two magnetic nanocomposites based on graphene oxide (GO) and multiwall carbon nanotubes (MWCNTs). The synthesis of these magnetic nanocomposites consisted of three phases: first, the synthesis of iron magnetic nanoparticles (MNPs), second, the adsorption of the photosensitizer menthol-Zinc phthalocyanine (ZnMintPc) into MWCNTs and GO, and the third phase, encapsulation in poly (N-vinylcaprolactam-co-poly(ethylene glycol diacrylate)) poly (VCL-co-PEGDA) polymer VCL/PEGDA a biocompatible hydrogel, to obtain the magnetic nanocomposites VCL/PEGDA-MNPs-MWCNTs-ZnMintPc and VCL/PEGDA-MNPs-GO-ZnMintPc. In vitro studies were carried out using Escherichia coli and Staphylococcus aureus bacteria and the Candida albicans yeast based on the Photodynamic/Photothermal (PTT/PDT) effect. This research describes the nanocomposites’ optical, morphological, magnetic, and photophysical characteristics and their application as antimicrobial agents. The antimicrobial effect of magnetics nanocomposites was evaluated based on the PDT/PTT effect. For this purpose, doses of 65 mW·cm−2 with 630 nm light were used. The VCL/PEGDA-MNPs-GO-ZnMintPc nanocomposite eliminated E. coli and S. aureus colonies, while the VCL/PEGDA-MNPs-MWCNTs-ZnMintPc nanocomposite was able to kill the three types of microorganisms. Consequently, the latter is considered a broad-spectrum antimicrobial agent in PDT and PTT.