En este trabajo se analizaron la actividad antimicrobiana y algunos efectos a
nivel de crecimiento, desarrollo, bioquímica y de expresión genéticos en Arabidopsis
thaliana de los materiales nano-estructurados (MNEs) de dióxido de titanio dopados
con plata (Ag@TiO2) y con cobre (TiO2-Cu2+). Estos MNEs son activos bajo irradiación
de luz visible, tienen un tamaño de 10 a 12 nm, una forma cristalina anatasa y liberan
iones (Ag+ y Cu2+). La actividad antimicrobiana se evaluó en Escherichia coli C600 y
Saccharomyces cerevisiae W303a tratados con varias concentraciones de Ag@TiO2 y
TiO2-Cu2+, bajo irradiación y en la oscuridad, y en diferentes tiempos. Ag@TiO2
presentó una mayor actividad contra E. coli C600 que con S. cerevisiae W303a, ya
que se logró una inactivación logarítmica (U log) de E. coli de 2.2 U log al utilizar 0.5
mg/ml por 4 h, mientras que en S. cerevisiae una inactivación de 2.6 U log con 10
mg/ml por 24 h. Con TiO2-Cu2+ no se observó inactivación significativa en E. coli, en
cambio en S. cerevisiae se observó una inactivación de 1.9 U log con 10 mg/ml por 24
h. El uso de ambos MNEs para la desinfección de semillas para su cultivo in vitro en
condiciones axénicas, resultó ser ineficaz, ya que hubo crecimiento de hongos
filamentosos. Estos hongos fueron aislados y tratados con estos MNEs, observándose
una leve inhibición. En semillas de A. thaliana Col-0 expuestas a ambos MNEs no
afectaron germinación ni desarrollo; sin embargo, las plántulas expuestas a estos
MNEs modificaron su crecimiento, resultando plántulas de mayor longitud al exponer a
0.5 y 1 mg/ml de Ag@TiO2 por un día; y de menor longitud con 1 mg/ml de TiO2-Cu2+.
Las plántulas expuestas a 1 mg/ml de los MNEs presentaron un contenido mayor de
clorofila que las del control negativo, mientras que las expuesta a concentraciones
igual o mayores que 2.5 mg/ml de los MNEs, mostraron una reducción de la clorofila
total. El contenido de antocianinas en plántulas expuestas por un día fue
significativamente mayor que el control negativo en plántulas expuestas a 5 mg/ml de
Ag@TiO2 y 2.5 mg/ml de TiO2-Cu2+. La expresión de los genes APX y SOD en las
plántulas expuestas a Ag@TiO2 fue mayor que en las expuestas a TiO2-Cu2+.
Mediante Espectrometría de Absorción Atómica, se detectaron altas cantidades de
plata en las plantas expuestas a Ag@TiO2 y cobre en las expuestas a TiO2-Cu2+
This work analyzed the antimicrobial efficiency and physical, biochemical and
genetic effects on Arabidopsis thaliana of Nano-structured materials (NSMs) of Silver
(Ag@TiO2) and copper (TiO2-Cu2+) doped titanium dioxide were analyzed in this work.
These materials are active under visible light, exhibit a small size (10-12 nm), are
crystalline (anatase) and liberate metal ions (Ag+, Cu2+) in solution. Antimicrobial
activity was observed in E. coli C600 and S. cerevisiae W303 strains treated with
several concentrations of Ag@TiO2 and TiO2-Cu2+ under different conditions: radiated,
no-radiated, and after different times of exposition. Higher activity was achieved with
Ag@TiO2 in E. coli C600, with an inactivation of 2.2 units log with 0.5 mg/ml after 4 h,
than for S. cerevisiae, with a log inactivation of 2.6 with 10 mg/ml after 24 h. Ag@TiO2
was more active than TiO2-Cu2+. Besides, disinfection of seeds for cultivation in vitro
was evaluated, and these NSMs were ineffective for this purpose, as filamentous fungi
treated with these NSMs showed slight inhibition. Also, the effects of these NSMs were
evaluated in A. thaliana Col-0 strain. Seeds exposed to NSMs did not show effects on
germination and growth. However, seedlings treated with these materials modified their
growth, larger seedlings were observed with 0.5 and 1 mg/ml of Ag@TiO2 after 24 h
exposition; and smaller seedlings with 1 mg/ml of TiO2-Cu2+. These effects were
related with the antagonism between silver and ethylene, in the first case; and with a
higher production of ethylene, in the second case. Seedlings exposed to 1 mg / ml of
NSMs for a week had a higher content of chlorophyll than the negative control, and
seedlings exposed to 2.5 mg/ml of NSMs showed a reduction of total chlorophyll. The
anthocyanins in seedlings exposed to 5 mg/ml Ag@TiO2 and 2.5 mg/ml of TiO2-Cu2+
for one day were significantly higher than the negative control. Seedlings exposed to
Ag@TiO2 showed increased expression of genes SOD and APX than seedling
exposed to the TiO2-Cu2+. Through Atomic Absorption Spectrometry, high
concentration of silver was found in seedling exposed to Ag@TiO2, and of copper
seedlings exposed to TiO2-Cu2+. By Scanning Electron Microscopy, loose materials
were observed on the surface of seedlings exposed to NSMs.
