Resumen:
El Nejayote es un efluente alcalino derivado del proceso de nixtamalización y es considerado por su alta carga de materia orgánica en disolución y suspensión como un residuo altamente contaminante si se descarga directamente al medio ambiente sin tratamiento previo. No obstante, su reutilización sostenible resulta de gran relevancia debido a la presencia de compuestos bioactivos de alto valor, como el ácido ferúlico (AF), que en combinación con otros metabolitos presentes en el nejayote actúan como agentes reductores y estabilizantes en la síntesis biogénica de nanopartículas metálicas. Este estudio se enfoca en la síntesis biogénica de nanopartículas de plata (NPsAg) y óxido de zinc (NPs ZnO) utilizando nejayote como medio de reacción, así como su caracterización de sus propiedades fisicoquímica, su potencial actividad antibacteriana frente a Escherichia coli (E.coli) y su toxicidad hemolítica.
Las Nanopartículas (NPs) obtenidas mostraron propiedades ópticas y estructurales características, con morfología predominantemente esféricas en el caso de las NPsAg (20 nm en promedio) con estructura cúbica centrada en las caras y una estructura tipo wurtzita en las NPs ZnO (52.4 nm en promedio). La espectroscopía FTIR evidenció la presencia de grupos funcionales como fenoles y flavonoides en la superficie de las NPs, mientras que el análisis por HPLC confirmó la presencia de AF en el nejayote. Los metabolitos derivados contribuyeron a la estabilización superficial de las NPs y potenciar su actividad antibacteriana mediante la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS). Las NPsAg biogénicas exhibieron una mayor actividad antibacteriana debido a la adsorción de estos grupos funcionales en su superficie, lo que contribuye a la disrupción de la membrana bacteriana. Mientras que las NPs ZnO irradiadas con luz ultravioleta (UV) presentaron mayor eficiencia en la inhibición del crecimiento de E.coli.
Finalmente, en el caso de las NPsAg no se observó actividad hemolítica ni citotóxica, lo que sugiere que las NPsAg ejercen actividad antibacteriana sin dosis potencialmente dañinas. Sin embargo, los ensayos de hemólisis para las NPs ZnO revelaron que, si bien las concentraciones efectivas presentaron biocompatibilidad en algunos casos, las NPs ZnO mostraron efectos hemolíticos dependientes de la dosis y potenciados por la irradiación de luz UV. Estos resultados subrayan el potencial del nejayote como una fuente agroindustrial alternativa para la obtención de nanomateriales (NMs) funcionales con aplicaciones tecnológicas y biomédicas, siempre que se consideren cuidadosamente sus efectos citotóxicos. La relevancia de esta investigación radica no solo en la búsqueda de soluciones sustentables para la obtención de NMs, sino que también busca demostrar el potencial del nejayote como recurso innovador y sostenible en la síntesis de NPs, promoviendo su aprovechamiento en desarrollos nanotecnológicos futuros.
Abstract:
Nejayote is an alkaline effluent derived from the nixtamalization process and is considered due to its high load of organic matter in solution and suspension as a highly polluting waste if it is discharged directly into the environment without prior treatment. However, its sustainable reuse is of great relevance due to the presence of high-value bioactive compounds, such as ferulic acid (AF), which in combination with other metabolites present in nejayote act as reducing and stabilizing agents in the biogenic synthesis of metal nanoparticles. This study focuses on the biogenic synthesis of silver nanoparticles (NPsAg) and zinc oxide (NPs ZnO) using nejayote as a reaction medium, as well as its characterization of its physicochemical properties, its potential antibacterial activity against Escherichia coli (E.coli) and its hemolytic toxicity.
The nanoparticles (NPs) obtained showed characteristic optical and structural properties, with predominantly spherical morphology in the case of NPsAg (20 nm on average) with a cubic structure centered on the faces and a wurtzite-like structure in the ZnO NPs (52.4 nm on average). FTIR spectroscopy showed the presence of functional groups such as phenols and flavonoids on the surface of the NPs, while HPLC analysis confirmed the presence of AF in nejayote. The derived metabolites contributed to the surface stabilization of NPs and enhanced their antibacterial activity through the generation of reactive oxygen species (ROS). Biogenic NPsAg exhibited increased antibacterial activity due to the adsorption of these functional groups on their surface, which contributes to bacterial membrane disruption. While ZnO NPs irradiated with ultraviolet (UV) light showed greater efficiency in inhibiting E.coli growth.
Finally, in the case of NPsAg, no hemolytic or cytotoxic activity was observed, suggesting that NPsAg exert antibacterial activity without potentially harmful doses. However, hemolysis assays for ZnO NPs revealed that while effective concentrations were biocompatible in some cases, ZnO NPs showed dose-dependent hemolytic effects enhanced by UV light irradiation. These results underscore the potential of nejayote as an alternative agro-industrial source for obtaining functional nanomaterials (NMs) with technological and biomedical applications, provided that their cytotoxic effects are carefully considered. The relevance of this research lies not only in the search for sustainable solutions to obtain NMs but also seeks to demonstrate the potential of nejayote as an innovative and sustainable resource in the synthesis of NPs, promoting its use in future nanotechnological developments.
