Блог

Jun 21, 2023

Многообещающая фотокаталитическая и антимикробная активность нового нанокатализатора на феррите кобальта, покрытого капсаицином

Scientific Reports Volume 13, Номер статьи: 5353 (2023) Ссылаться на эту статью 1433 Доступов 4 Цитирования Подробности о показателях В данном исследовании наночастицы CoFe2O4 были получены методом соосаждения.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 5353 (2023) Цитировать эту статью

1433 Доступа

4 цитаты

Подробности о метриках

В этом исследовании наночастицы CoFe2O4 были получены методом соосаждения, а затем модифицированы поверхностью капсаицином (Capsicum annuum ssp.). Исходные наночастицы CoFe2O4 и наночастицы CoFe2O4, покрытые капсаицином (НЧ CPCF), были охарактеризованы методами XRD, FTIR, SEM и TEM. Были исследованы антимикробный потенциал и эффективность фотокаталитической деградации приготовленных образцов с помощью основного фуксина (FB). Результаты показали, что НЧ CoFe2O4 имеют сферическую форму, их диаметр варьируется от 18,0 до 30,0 нм при среднем размере частиц 25,0 нм. Антимикробную активность тестировали на грамположительных (S. aureusATCC 52923) и грамотрицательных (E. coli ATCC 52922) методами дисковой диффузии и бульонного разведения для определения зоны ингибирования (ZOI) и минимальной ингибирующей концентрации (МИК) соответственно. . Была исследована фотокаталитическая деградация FB под действием УФ-излучения. Были изучены различные параметры, влияющие на фотокаталитическую эффективность, такие как pH, начальная концентрация FB и доза нанокатализатора. Результаты in vitro ZOI и MIC подтвердили, что CPCF NP были более активны в отношении грамположительных S. aureus ATCC 52923 (23,0 мм ZOI и 0,625 мкг/мл MIC), чем грамотрицательных E. coli ATCC 52922 (17,0 мм ZOI и 1,250 мкг/мл). мкг/мл МИК). Результаты, полученные по фотокаталитической активности, показали, что максимальное удаление FB, достигающее 94,6% в равновесии, наблюдалось при использовании 20,0 мг CPCF NPS при pH 9,0. Синтезированные НЧ CPCF были эффективны в удалении FB, а также выступали в качестве мощного антимикробного агента против как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий с потенциальным медицинским и экологическим применением.

Нанотехнология, в частности объекты размером менее 100 нм, — это наука и технология точного изменения молекулярной структуры материи. За последние десять лет произошли значительные достижения в катализе, известном как «нанокатализ», и возникла новая технологическая революция. Популярной областью исследований является нанокатализ, который предполагает использование наночастиц в качестве катализаторов в ряде катализных процессов1. В связи с тем, что когда размер материала уменьшается до наномасштаба, площадь поверхности значительно увеличивается и вещество может равномерно распределяться в растворе с образованием гомогенной эмульсии, нанокатализаторы являются привлекательной заменой традиционных катализаторов2. Регулируя химические и физические характеристики нанокатализаторов, такие как их размер, форма, состав и морфология, можно значительно повысить их каталитическую активность, селективность и стабильность3. Исследователи уделили большое внимание удалению катионных красителей из воды из-за вредного воздействия, которое они могут оказать на экосистемы4. Присутствие этих загрязнителей в водных источниках снижает качество воды. Глобальная ситуация с водными ресурсами ухудшается во всех странах. Очистка сточных вод представляется подходящим решением этой проблемы5. В результате нанокатализаторы играют важную роль в фотокаталитической деградации красителей, но их выделение и извлечение из реакционной среды обычно является сложным, трудоемким и дорогостоящим процессом из-за их чрезвычайно малого размера6. Магнитные нанокатализаторы можно быстро извлечь из реакционной среды с помощью внешнего магнита без необходимости дополнительной фильтрации, центрифугирования или других трудоемких методов7. Магнитные наночастицы (МНЧ) обладают рядом превосходных свойств, включая высокое соотношение площади поверхности к объему, низкую токсичность, высокую активность, термическую стабильность, модификацию поверхности и диспергируемость7,8,9,10. В результате они являются более подходящими катализаторами или носителями и более устойчивыми, чем обычные образцы11. Благодаря своей сильной анизотропии, высокой коэрцитивной силе, умеренной намагниченности насыщения, хорошей механической и превосходной химической стабильности при более высоких температурах, которые значительно отличаются от своих объемных аналогов, наночастицы феррита кобальта (НЧ CoFe2O4) привлекли значительное внимание среди этих магнитных наночастиц12,13. Из-за этих свойств ферриты кобальта часто используются в датчиках, записывающих устройствах, магнитных картах, солнечных элементах, магнитной доставке лекарств, здравоохранении, катализе и биотехнологиях14. Наночастицы CoFe2O4 были синтезированы с использованием различных методов получения, включая микроэмульсию15, золь-гель методы16, гидротермальный синтез17, сольвотермический метод18, соосаждение19 и метод зеленого синтеза с использованием экстрактов растений, бактерий, грибов и водорослей в качестве биологических агентов для создания наноматериалов20. . Метод соосаждения является одним из таких методов, и его просто и недорого использовать для изготовления наночастиц феррита кобальта. Соосаждение имеет ряд преимуществ, в том числе быстроту, простоту, универсальность и дешевизну21. К сожалению, из-за высокой поверхностной энергии и сильных магнитных дипольных взаимодействий ферриты кобальта чрезвычайно подвержены агломерации22. На сегодняшний день лучшим способом признана модификация наночастиц феррита с использованием соответствующих стабилизирующих материалов покрытия23. Использование растительных экстрактов для синтеза и покрытия наночастиц имеет множество преимуществ, таких как экономичность, экологичность, а также возможность проведения процесса в одной установке; кроме того, наночастицы действуют как переносчики при переносе материалов в клетки24. Лекарственные растения обладают лечебными свойствами благодаря наличию различных сложных химических веществ различного состава, которые в виде растительных метаболитов содержатся в определенных частях растений25. Капсаицин, мощный алкалоид, обладает способностью стабилизировать поверхность феррита кобальта.