Acabado Antimicrobiano: Fortaleciendo La Próxima Generación

Los microbios, bacterias, virus, hongos y la levadura están presentes en casi todas partes.
Mientras que los seres humanos tienen un sistema inmunológico que los protege contra la acumulación
de micro-organismos, materiales tales como los textiles pueden ser colonizados fácilmente por una
elevada cantidad de microbios o pueden incluso ser descompuestos por los mismos.

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Los textiles son transportadores de micro-organismos tales bacteria patógena y bacteria que
causa malos olores, así como moho y hongos. Los textiles contaminados con bacteria son una de las
principales causas de infecciones e irritaciones de la piel.

Las ramificaciones de un ataque de bacteria son claramente evidentes en muchos casos, tales
como en irritaciones de la piel, bebés sufriendo de rasquiña de pañales, infecciones en el pié,
etc. Individuos que viven en instituciones son más propensos a desarrollar infecciones de la piel
que personas no confinadas a hospitales, casas de ancianos, y establecimientos similares.

El método más común para prevenir la peligrosa e implacentera acumulación de bacteria en los
tejidos textiles ha sido la desinfección por medio del lavado o el lavado en seco. Pero se ha
descubierto que el daño bacterial se incrementa con cada lavado.

Además, la bacteria dañina se puede transferir fácilmente de los tejidos contaminados a los
tejidos limpios durante el proceso de lavado. Debido a esto, se están llevando a cabo intensos
esfuerzos, que han resultado en el desarrollo de nuevos conceptos, tales como aplicaciones
antibacteriales en el campo del acabado textil.

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Mecanismo de degradación


Todas las acciones microbiales involucran la acción de enzimas en las fibras que descomponen
las unidades individuales, como la glucosa para el algodón y los amino ácidos para la lana.

La descomposición microbiana de la celulosa es efectuada por la acción de enzimas
específicas. Los micro-organismos en presencia de la celulosa secretan estas enzimas. Cuando atacan
la celulosa, una enzima específica libera primero glucosa tipo D, que es luego utilizada por los
micro-organismos. La solubilización biológica de la celulosa probablemente se lleva a cabo en dos
etapas:

  • Conversión de red nativa tridimensional de celulosa en un polímero lineal, y
  • Hidrólisis de enlace de 1, 4- -D-glucosídico para formar azúcares solubles. Los organismos
    celulolíticos dependen de enzimas de celulasa extras para producir glucosa soluble.

La degradación de la celulosa por las enzimas es muy similar a lo que pasa en presencia de
ácidos, con la excepción de que la enzima es regenerada constantemente. La producción de glucosa se
debe a la celulasa de enzima y a la celobiasa, y la glucosa a la vez se fermenta bajo la acción de
la zimasa.

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Todas las enzimas celulolíticas dependen de una enzima celular extra para producir glucosa
soluble, que puede ser tomada a través de la pared de la célula. La bacteria yace en la superficie
de la fibra y parece degradar la fibra desde la superficie hacia adentro para formar áreas huecas.
No penetran de una vez al centro de la fibra, sino que graban la superficie de modo que la misma
aparece rasgada o picada.

En la destrucción de la lana, la parte activa del micro-organismo es la enzima proteolítica,
que tiene la habilidad de hidrolizar el enlace de peptido -C0NH-. Esta hidrólisis es efectuada por
tripsina, que está compuesta de proteinasa, polipeptidasa y peptidasa, pero las enzimas trípticas
son siempre asociadas con enterokinasa, un activador en la ausencia de la cual las proteínas
nativas no pueden ser destruidas por la tripsina.

Las enzimas trípticas no pueden digerir keratina ordinaria a menos que el grupo de bisulfido
haya sido perforado, por ejemplo, por la oxidación. La capa escamosa de lana, que está libre de
tirosina, es mucho más resistente que la corteza o la médula.

La seda parece ser menos susceptible que la lana al ataque enzimático. Varios mohos que
crecen en la lana basta atacan solo la goma, convirtiéndola de color amarillo, mientras que el
ataque en la proteína de seda es acompañado por una coloración parda y un olor de amoniaco junto
con la pérdida de resistencia a la rotura, que se produce en todas las fibras cuando son atacadas
por mohos y hongos. La bacteria no se desarrolla muy fuerte en la seda real.


Acabado antimicrobiano


El término “antimicrobiano” comprende una serie de agentes particulares que actúan contra
formas específicas de micro-organismos, tales como bactericidas (antibacterianos), fungicidas
(antifungales), a prueba de insectos, a prueba de polillas, herbicidas, algicidas, a prueba de
descomposición, y productos que combaten los micro-organismos del polvo.

Las funciones principales de los agentes textiles antimicrobianos son:

  • Evitar la infección cruzada de micro-organismos patogénicos.
  • Controlar la infestación de microbios.
  • Detener el metabolismo en los microbios con el fin de reducir la formación de olores.
  • Proteger los productos textiles de manchas, descoloración, y deterioración de la calidad.

Los agentes antimicrobianos se pueden considerar como agentes textiles antimicrobianos si
tienen las siguientes características:

  • Estabilidad. La estabilidad es determinada por la resistencia al calor, la luz, los rayos ultra
    violeta, y los agentes oxidizantes. Muy pocos compuestos químicos poseen todas estas
    características. El agente debe ser estable como un compuesto y también cuando se aplica al tejido.
    Debe ser estable no solo durante la vida estimada de los géneros acabados, sino que también debe
    retener su estabilidad durante largos periodos de almacenamiento.
  • Eficacia. La eficacia debe ser bacteriostática/fungistática o bactericida/fungicida. Un gran
    número de productos realmente destruyen los microbios antes de que puedan crecer y dañar el tejido.
    Además, los compuestos deben ser efectivos en un porcentaje relativamente pequeño, de modo que el
    usuario pueda mantener un agregado de poco peso, y también debe mantener los costos bajo límites
    razonables.
  • Toxicidad. No debe ser tóxico o debe tener un nivel de toxicidad muy bajo. Este es el
    requerimiento más esencial de un buen agente antimicrobiano.
  • Olor. Los compuestos antimicrobianos no deben impartir un olor implacentero al artículo final,
    especialmente si está en el campo de prendas de uso. Varios agentes antimicrobianos poseen
    características de olor implacentero, mientras que otros están completamente libres de este
    problema.
  • Color. Si el color es de importancia para la venta del producto, el agente antimicrobiano no
    debe descolorear el material tratado. Esta característica no representa un gran obstáculo, ya que
    los ajustes en la tintura fácilmente compensan cualquier cambio en el color causado por estos
    agentes.
  • Tacto. El agente antimicrobiano no debe cambiar significativamente el tacto del tejido,
    especialmente si el tejido se va a usar en la manufactura de prendas de vestir. El tejido no debe
    ser rudo al tacto después del tratamiento con un agente antimicrobiano.
  • Efectos químicos. El agente antimicrobiano no debe ejercer efectos químicos adversos en el
    tejido procesado. Se debe mantener la resistencia a la rotura del tejido durante largos periodos de
    uso bajo toda clase de condiciones.


Agentes antimicrobianos para textiles


Los siguientes son los principales agentes antimicrobianos para textiles:

  • Compuestos de amonio cuaternario. Los compuestos de amonio cuaternario (QAC), especialmente
    aquellos que contienen cadenas de 12-18 átomos de carbono se han usado ampliamente como
    desinfectantes. Estos compuestos tienen una carga positiva en el átomo N en solución y ejercen una
    variedad de efectos detrimentales en los microbios, incluyendo daño a las membranas de las células,
    desnaturación de las proteínas, y disrupción de la estructura de la célula.

Durante la inactivación de las células bacterianas el grupo de amonio cuaternario permanece
intacto y retiene su habilidad antimicrobiana siempre y cuando el compuesto esté adherido a los
textiles.

Sin embargo, el sitio activo de amonio cuaternario queda cubierto por los cuerpos inertes de
los micro-organismos y por lo tanto se previene un contacto adicional con nuevas células. Así, si
las células de bacteria exterminadas por los grupos de amonio cuaternario se pueden remover durante
el lavado, la función antimicrobiana de los QAC se puede refrescar.

La adhesión del compuesto QAC al substrato textil se debe principalmente a la interacción
iónica entre el QAC catiónico y la superficie aniónica de la fibra.

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  • Colorantes catiónicos antimicrobianos. Combinando el proceso de tintura y acabado puede imponer
    serias limitaciones y desafíos tecnológicos en términos de compatibilidad de los colorantes y los
    productos químicos de acabado en un solo baño. Ha habido un conocimiento creciente en esta área.
    Una solución consiste en que el colorante es incorporado químicamente con un grupo funcional
    diferente, de modo que el teñido por sí solo puede ofrecer las características funcionales
    requeridas.

Varios colorantes catiónicos de antraquinona antimicrobianos son preparados por la química
tradicional de la antraquinona. El número de átomos de carbono en la cadena de álcali desempeña un
papel decisivo en la eficacia antimicrobiana. Menos de ocho átomos de carbono en la cadena de
álcali pueden producir propiedades antimicrobianas muy bajas.

Se ha descubierto también que estos colorantes muestran propiedades antibacterianas más altas
contra el gram negativo de bacteria que contra el gram positivo de bacteria. Las estabilidades
térmicas e hidráulicas de estos colorantes disminuye con el incremento de las longitudes en la
cadena de álcali en las cadenas laterales que contienen grupos de amonio cuaternario. Son
especialmente útiles para las fibras acrílicas.

  • Chitosán. El chitín, poli (1,4) – 2 – acetoamido – 2 deoxy -D – glucosa, es el polímero natural
    más abundante. Su estructura química es similar a la celulosa, diferenciándose en la posición del
    segundo carbono, en donde los grupos de hidroxilo son reemplazados por grupos aminos.

Chitosán es el derivativo deactivado del chitín. El chitín y el chitosán están distribuidos
ampliamente en animales y en hongos y son los polisacáridos básicos que son el mayor componente de
las conchas de los crustáceos tales como cangrejos, camarones y otros. El chitosán tiene muchas
aplicaciones en la industria textil incluyendo en fibras; aplicaciones de chitosán en lana
pretratada con peróxido de hidrógeno, tratamiento de agua de desperdicio, etc.

Debido a la acción antimicrobiana del grupo amino en la posición C – 2 del residuo de
glucosamina, el chitosán se conoce también como un polisacárido antimicrobiano. La habilidad del
chitosán de inmobilizar micro-organismos se deriva de su carácter poliatómico. Sus grupos de amino
protonizados bloquean las secuencias de proteína inhibiendo la proliferación de los
micro-organismos.

El chitosán se adhiere a la superficie bacterial cargada negativamente, rompiendo la membrana
de la célula y acelerando su permeabilidad. Esto permite que el material se escape de la célula
bacterial, resultando en la destrucción de la misma.

  • Glicol de polietileno. El glicol de polietileno entrecruzado imparte propiedades
    antibacterianas significantes a los tejidos usados en batas quirúrgicas. Además, se ha notado
    cambios en la humedad relacionada y la absorción térmica y las propiedades de liberación.

Debido a que la repelencia del PEG es reducida, el acabado tiene el potencial de proveer
propiedades antibacterianas y mejorar la absorción asociada con un mayor confort. Se ha descubierto
que cuando el PEG es aplicado en un tejido no tejido por medio de tecnología de acabado por espuma,
se incrementan las propiedades antimicrobianas y la habilidad de humedad superficial sin disturbar
la repelencia del tejido.

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Campos de aplicación


Los textiles antimicrobianos inhiben el crecimiento de los micro-organismos, y es conveniente
subdividir este tipo general de acabado en tres grupos principales:

  • Acabado a prueba de descomposición es un acabado antimicrobiano aplicado para dar protección a
    los materiales, ya sea a corto o largo plazo, contra la deterioración física. Como por ejemplo en
    carpas, toldos, etc.
  • Los acabados higiénicos están relacionados con el control de la infección y bacteria que se
    quiere evitar; un desarrollo especializado es la prevención de micro-organismos de polvo.
  • Los acabados estéticos para colchones y alfombras son usados para controlar el desarrollo de
    olores y manchas. Otro ejemplo de su uso es en medias y en forros para ropa interior.

Los métodos para mejorar la durabilidad del acabado incluye una clasificación de las técnicas
de acabado, así:

  • Insolubización de los reagentes químicos en o en el tejido.
  • Polímeros insertados, técnica de homo o de copolimerización.
  • Tratamiento del tejido con condensados de resina o agentes entrecruzadores.
  • Modificación química del bondeado covalente.
  • Revestimiento de la superficie de la fibra.
  • Micro-encapsulación de un agente químico.


Agente Saraguard 5700


La empresa Sarex, de la India, ha desarrollado el agente antimicrobiano Saraguard 5700 para
una resistencia excelente contra los microbios.

Las características sobresalientes del Saraguard 5700 son:

  • Es un agente antimicrobiano durable para el acabado de los textiles.
  • Se puede aplicar en cualquier substrato por los métodos de fulardeado, agotamiento, remojado, y
    rociado.
  • Es resistente al colado o escape y no es migratorio.
  • Es efectivo contra un amplio espectro de microbios tales como Klebsiella pneumonia,
    Staphylococcus aureus y Escherichia Coli.
  • Trabaja por método de contacto, o sea, los microbios son eliminados cuando entran en contacto
    con el Saraguard 5700.
  • Inhibe el crecimiento de los olores causados por bacteria y previene el crecimiento de moho y
    hongos.
  • No es consumido por micro-organismos.
  • Trabaja de acuerdo al principio de contacto. Una baja dosis es también efectiva.
  • No es tóxico, y no es sensitivo a la piel.
  • No es peligroso para la salud.
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Mecanismo de Accion

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Para un material de tejido de algodón 100%, su usaron los siguientes métodos experimentales:

a) Para resistencia antimicrobiana:

1. Aplicación por fulard. El algodón 100% fue fulardeado para una concentración de Saraguard
5700 de 20 gpl, 30 gpl y 40 gpl, usando una máquina de fulardeado tipo mangle neumática de
laboratorio, para una absorción de 70% y el subsiguiente secado en una mini rama en el laboratorio.

2. Aplicación por agotamiento. El algodón 100% fue tratado para una concentración de
Saraguard 5700 de 0.5%, 1%, 2% y 3%, usando una máquina de teñido Rota de laboratorio, a una
temperatura de 35-40 °C durante 15-20 minutos.

b) Para resistencia antifungal:

1. La aplicación por fulard se llevó a cabo en un algodón 100% para una concentración de
Saraguard 5700 de 50 gpl como se explicó anteriormente.


Evaluación


1) Evaluación con método de ensayo de mancha azul Bromofenol (BPB):

  • El tejido tratado se debe remojar en 0.04% de BPB (agua/metanol 80:20) durante 5 minutos.
  • Se debe enjuagar el tejido apropiadamente con agua.
  • Se debe comparar la mancha azul en el tejido tratado y sin tratar.
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2) Ensayo de resistencia: el ensayo de la resistencia fue efectuado así:

  • La resistencia antimicrobiana fue evaluada de acuerdo a la norma AATCC 100.
  • El ensayo antifungal fue evaluado de acuerdo a la norma AATCC 30.

3) El estudio de la durabilidad fue efectuado de acuerdo a la norma AATCC 135.

Los resultados se muestran en la Tabla I para la resistencia antimicrobiana de algodón
acabado con Saraguard 5700 por el método de aplicación por fulard. En la Tabla II se muestra el
resultado para el algodón acabado con Saraguard 5700 por el método de aplicación por agotamiento,
mientras que en la Tabla III se muestran los resultados de la resistencia antifungal del algodón
tratado con aplicación por fulard.


Resultados y discusión


Los resultados obtenidos en la Tabla I para la resistencia antimicrobiana del algodón acabado
con Saraguard 5700 por el método de aplicación por agotamiento indican claramente una resistencia
de 98-100%, que es equivalente a una protección porcentual, impartida por el tejido para el tejido
de algodón 100% acabado con 20 gpl, 30 gpl y 40 gpl de Saraguard 5700.

Los tejidos acabados después de 10 lavados muestran una ligera reducción de la resistencia de
90-95%, y después de 20 lavados muestran una resistencia de 65-89% a los microbios cuando se
ensayan de acuerdo a la norma AATCC 100.

Los resultados obtenidos en la Tabla II para la resistencia antimicrobiana del algodón
acabado con Saraguard 5700 por el método de aplicación por agotamiento indican claramente una
resistencia de 98-100%, que es equivalente a una protección porcentual, impartida por el tejido
para el tejido de algodón 100% acabado con 0.5%, 1%, 2% y 3% de Saraguard 5700.

Los tejidos acabados después de 10 lavados muestran una ligera reducción de la resistencia de
90-96%, y después de 20 lavados muestran una resistencia de 72-90% a los microbios cuando se
ensayan de acuerdo a la norma AATCC 100.

Los resultados obtenidos en la Tabla III para la resistencia antifungal del algodón acabado
con 50 gpl de Saraguard 5700 por el método de aplicación por fulard indican claramente que es
resistente a un ataque de hongos cuando se ensayan de acuerdo a la norma AATCC 30.

La presencia de la resistencia antimicrobiana se ha probado aún más por estudios
fotográficos, como se muestra en las Figuras I y II.

Related Files:

Tabla
I. Resultados del Ensayo de Norma AATCC 100 del algodón acabado con Saraguard 5700 por el método de
aplicación por fulard.

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